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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Interieurteil für ein Fahrzeug, das eine Haptikschicht aus Textil aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Interieurteils und ein Halbzeug, das zur Weiterverarbeitung zu einem solchen Interieurteil geeignet ist.
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Stand der Technik
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In Fahrzeuginnenräumen von Kraftfahrzeugen, insbesondere der gehobenen Mittelklasse und Oberklasse, werden Interieurteile mit Haptikschicht eingesetzt, um die Wertigkeit der Oberflächenbeschaffenheit des Interieurteils zu verbessern. Der Oberbegriff Interieurteil umfasst beispielsweise die Instrumententafel, die Mittelkonsole oder Türinnenverkleidungen. Die Haptikschicht ist typischerweise aus einem Schaum oder einer Textillage aufgebaut, wobei bei letztgenannten häufig Abstandsgewirke, Vliese oder Gestricke zum Einsatz kommen.
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Ein Interieurteil mit haptisch ansprechender Oberfläche umfasst üblicherweise einen formstabilen Träger, der beispielsweise in einem Spritzgussverfahren hergestellt wird und auf dem die Haptikschicht aufkaschiert ist, und eine Dekorschicht, die auf der dem Träger abgewandten Seite der Haptikschicht aufkaschiert ist. Die drei Schichten bilden einen Verbund, der zum einen durch den Träger die erforderliche Stabilität und Montagefähigkeit des Interieurteils sicherstellt, und zum anderen eine sowohl optisch als auch haptisch ansprechende Oberflächenbeschaffenheit aufweist. Es gibt auch Interieurbauteile mit einem zweischichtigen Aufbau, aus einem formstabilen Träger und einem Abstandsgewirke, wobei die obere Lage des Abstandsgewirkes die Aufgabe der Dekorschicht übernimmt. Die gegenwärtig verwendeten Trägermaterialien weisen eine mittlere Dicke von mehr als 2 mm auf. Bei Instrumententafelträgern liegt diese Dicke vorzugsweise bei 3 mm.
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Die 11A bis 11C zeigen einen herkömmlichen Instrumententafelträgeraufbau mit einer Nähkleidkaschierung. Hierbei bezeichnet das Bezugszeichen 50 ein Nähkleid, beispielsweise aus zusammengefügten Lederzuschnitten, die auf einem Haptikmaterial aufgebracht sind. Das Bezugszeichen 51 zeigt einen Spritzgussträger aus Kunststoff, der am Rand teilweise über das Nähkleid 50 hervorsteht. Der Spritzgussträger dient sowohl der Stabilisierung als auch der fahrzeugseitigen Befestigung des Instrumententafelträgers. Das Nähkleid 50 weist verschiedene Zier- und Fügenähte N auf. Ein Schnitt durch einen herkömmlichen Aufbau ist in 11C gezeigt. Auf dem Spritzgussträger 51 ist eine Haptikschicht 52 und ein Dekor 53 aufkaschiert. Mit dem Bezugszeichen 54 ist eine Naht der Dekorschicht bezeichnet, die von dem Spritzgussträger eingefasst wird. Es sei darauf hingewiesen, dass der Spritzgussträger im herkömmlichen Aufbau nicht nur den gesamten Dekorbereich stabilisiert, sondern, wie es in der 11C gezeigt ist, als Montagehilfe an den Rändern teilweise über das Dekor hinaus geht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Gewicht und/oder die Herstellungskosten eines Interieurteils zu reduzieren, ohne dessen Stabilität wesentlich zu beeinträchtigen.
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Die Aufgabe wird mit einem Interieurteil gemäß Anspruch 1, einem Verfahren gemäß Anspruch 11 und einem Halbzeug gemäß Anspruch 14 gelöst.
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Das erfindungsgemäße, im Wesentlichen trägerlose Interieurteil weist eine Haptikschicht aus einem Textil auf, wobei ein Versteifungsmaterial, beispielsweise ein Polymermaterial, in das Textil eingebracht ist. Durch das eingebrachte Versteifungsmaterial wird das Textil zumindest partiell versteift, wobei die Einbringtiefe des stabilisierenden Versteifungsmaterials so ist, dass auf der Dekorseite des Textile eine Haptikzone erhalten bleibt. Hierzu wird das Versteifungsmaterial, das ein Polymer oder ein Metall sein kann, vorzugsweise in flüssiger Phase in das Textil eingebracht und anschließend ausgehärtet. Aufgrund der partiellen Versteifung des Textils selbst kann auf ein herkömmliches Trägerelement zur Stabilisierung und Montage verzichtet werden. „Herkömmlich” bedeutet in diesem Fall die Herstellung eines Trägers durch ein Spritzgussverfahren, auf den in einem folgenden Verfahrensschritt eine Haptikschicht und/oder eine Dekorschicht aufgebracht wird. Mit partieller Versteifung ist gemeint, dass das Textil nicht über die gesamte Fläche mit Versteifungsmaterial versehen sein muss, denn es kann beispielsweise je nach Belastungsanforderung genügen, eine rippen- und/oder rahmenartige Versteifung vorzunehmen. Ein allgemeiner Grundgedanke der Erfindung liegt darin, ein flexibles und haptisches Abstandsmaterial, wie beispielsweise Vliesstoffe, Abstandsgewirke usw., so zu manipulieren, dass in der Richtung der Dicke des Abstandsmaterials eine steife Zone und eine haptische Zone verbleibt. Die offenporige Textilstruktur wird nicht nur genutzt, um die haptischen Eigenschaften des Interieurteils zu bestimmen, sondern auch zur Herstellung einer äusserst haltbaren und kompakten Verbindung mit dem Versteifungsmaterial. Dadurch kann das zur Versteifung erforderliche Material im Vergleich zu einem herkömmlichen Spritzgussträger verringert werden. Es kann die Haptikschicht flächig versteift werden. Es können alternativ oder zusätzlich Konturbereiche und/oder Nahtbereiche des Textils versteift werden. Ferner ist es insbesondere bei großen Interieurteilen wie beispielsweise bei einem Instrumententafelträger möglich, den Versteifungsgrad entlang der Erstreckung des Interieurteils zu variieren, um unterschiedlichen Belastungsanforderungen gerecht zu werden. Durch den Einsatz der Erfindung kann der bisher separat gefertigte Trägeraufbau komplett oder aber teilweise entfallen. Bei einem kompletten Entfall des Trägeraufbaus übernehmen die versteiften Bereiche der Haptikschicht die Funktion des Trägeraufbaus. Bei einem teilweisen Entfall weist der Trägeraufbau Materialdurchbrüche auf und in den Bereichen in denen die Materialdurchbrüche angeordnet sind, übernehmen die versteiften Bereiche der Haptikschicht die Funktion des Trägeraufbaus.
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Die Versteifung bzw. Formstabilität des Textils, beispielsweise der unteren Lage eines Abstandsgewirkes, kann neben den Eigenschaften des Versteifungsmaterials, der Einbringtiefe usw. durch die vielfältigen Möglichkeiten der Textilkonstruktion gezielt beeinflusst werden, beispielsweise indem das Textil einen Aufbau mit verschiedenartigen Öffnungen, Hohlräumen oder Lücken aufweist, die je nach Belastungsanforderung des jeweiligen Bauteilbereichs vorgesehen werden und mit einem Versteifungsmaterial ausgefüllt werden. Textilseitige Steuerungsgrößen dafür sind beispielsweise die Abmessungen und Geometrie der Öffnungen und Eigenschaften des Fasermaterials.
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Die Haptikschicht kann dabei aus geeigneten Materialien hergestellt werden (beispielsweise aus Thermoplasten oder Hochleistungspolymeren, Glas, Metall, Carbon bzw. natürlichen faserhaltigen Materialien, daraus gestalteten Faserverbundstoffstoffen oder Elends beziehungsweise anderweitigen Kombinationen der zuvor genannten Materialien). Der Materialauswahl können dabei neben Aspekten der mechanischen Stabilität (wie beispielweise der Schaffung einer definierten Haptik) auch funktionale Aspekte zu Grunde liegen (lichtleitende bzw. lichttransparente Materialien, elektrisch leitfähige bzw. elektrisch schirmende Materialien, antibakterielle bzw. katalytisch wirksame Materialien).
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Unter einer textilen Haptikschicht im erfindungsgemäßen Sinn wird also jeder Aufbau aus faser- oder fadenförmigen Materialien verstanden, mit dem sich flächige Halbzeuge generieren lassen, die sich bevorzugt zu einem Nähkleid aus mehreren Zuschnitten verbinden lassen. Bei einem mehrschichtigen Aufbau der Haptikschicht, weist zumindest die benachbart zur Dekorseite liegende Schicht die zuvor bezeichneten Materialien auf. Die Zwischenschichten und die Rückseite können im Hinblick auf ihre jeweilige Funktion optimiert sein und auch andere Materialien umfassen. Insbesondere die rückseitige Schicht weist dabei eine offenporige, faserförmige Struktur zur Aufnahme und Verstärkung des eingebrachten Versteifungsmittels auf.
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Die Zwischenschicht kann in einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante eine Sperrschicht in Form einer Folie oder einer Polymerschicht oder in anderweitig geeigneter Form derart angeordnet sein, dass ein Eindringen des Versteifungsmaterials in die erste Schicht vermieden wird.
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In einer alternativen Ausführungsvariante ist auf der Rückseite der Haptikschicht eine Sperrschicht in Form einer Folie angeordnet, die Öffnungen aufweist. Durch die Öffnungen kann gezielt eine definierte Menge des Versteifungsmaterials in die Haptikschicht eindringen und die dort vorhandenen Fasern bzw. Fäden umschließen und derart eine innige Verbindung herstellen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Material und/oder die Struktur der zweiten Schicht so gewählt, dass das Versteifungsmaterial lediglich im Bereich der zweiten Schicht verbleibt. Beispielsweise könnte die zweite Schicht aus einem saugfähigen und oder quellfähigen Material gestaltet werden, dass das Versteifungsmaterial im Wesentlichen einlagert beziehungsweise durch das Aufquellen eine Fliesssperre für das Polymermaterial ausbildet und so ein Eindringen des Polymers in die als haptische Zone vorgesehenen Bereiche der ersten textilen Schicht unterbunden wird.
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Es wurde bereits erwähnt, dass bevorzugt ein Abstandsgewirke als Haptikschicht eingesetzt wird. Das Abstandsgewirke weist eine obere Textillage, eine untere Textillage und einen Polfadenbereich auf, in dem die obere und untere Textillage mit hin und her verlaufenden Fäden verbunden und auf Abstand gehalten werden. Vorzugsweise wird lediglich die untere Textillage (die der Dekorseite abgewandte Textillage) mit Versteifungsmaterial versetzt. Das Textil kann dazu mit Versteifungsmaterial besprüht, benetzt oder getränkt werden, oder das Versteifungsmaterial kann injiziert oder eingewalzt werden. Es können alternativ oder zusätzlich einzelne Fasern des Textils bereits beim Herstellungsprozess versteift werden, indem sie mit aktivierbaren und/oder reaktivem Polymermaterial umhüllt werden. Dadurch wird eine weitere Gewichtsreduktion erzielt, indem das Versteifungsmaterial noch gezielter angewendet wird. Die untere Textilschicht kann teilweise oder vollständig mit Versteifungsmaterial versehen sein. Somit bewirkt das Polymer eine Versteifung einzelner Fasern, Fasergruppen oder einer Faserkonstruktionen. In einer besonderen Ausführungsform reicht das Versteifungsmaterial bis in den Polfadenbereich hinein, wobei das Versteifungsmaterial nicht die gesamte Polfadenhöhe umfasst. Der Polfadenbereich kann dabei konstruktiv derart gestaltet sein, dass das ein vollständiges Ausfüllen mit dem Versteifungsmittel nicht möglich ist. Es muss sichergestellt werden, dass neben der versteiften Zone eine haptische Zone auf der Dekorseite verbleibt.
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Vorzugsweise ist die untere Textillage des Abstandsgewirkes aus zwei Schichten aufgebaut, wobei zumindest eine der beiden Schichten versteift ist. Die zumindest andere Schicht kann dabei konstruktiv so gestaltet sein, dass ein Eindringen des Versteifungsmaterials in die haptische Zone verhindert wird. Die beiden die Textillage aufbauenden Schichten können separat hergestellt und mit einem Polymer versehen werden. Alternativ können die beiden die untere Textillage ausbildenden Schichten im Verbund mit Versteifungsmaterial imprägniert werden. Selbstverständlich können mehr als zwei Schichten verwendet werden, welche die untere Textillage des Abstandsgewirkes ausbilden. Neben dem Textil können hierbei auch andere Materialien verwendet werden. Auch in dieser Ausführungsvariante kann aufgrund der Verbindung von Textil und Versteifungsmaterial eine Gewichtsreduktion erzielt werden.
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Das Abstandsgewirke oder allgemein die Haptikschicht kann auch eine Profilierung beziehungsweise Struktur aufweisen, in der die untere Textillage zur oberen Textillage bereichsweise unterschiedlich weit beabstandet ist, in Bezug auf ein Abstandsgewirke beispielsweise durch eine variierende Länge der Polfäden. Bevorzugt weist die untere Seite der Haptikschicht dabei parallele oder gitterartige, hervorstehende Rippen auf, wobei bevorzugt die hervorstehenden Bereiche mit dem Versteifungsmaterial versehen werden.
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Wie bereits angedeutet wurde, ist ein Polymermaterial als Versteifungsmaterial besonders geeignet. Bevorzugte Materialgruppen, die als Versteifungsmaterial zum Einsatz kommen können, sind Thermoplaste oder Duroplaste (beispielsweise PES, PP, PE, PA, Caprolactam, PUR, PMI, TPU, ABS-PC oder aber Harze, wie Acrylatharz, Polyesterharz, Epoxydharz, Phenolharz, o. ä.).
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Das Versteifungsmaterial kann in einer bevorzugten Ausführungsform als Schaum aufgebracht werden der geschlossen- oder offenporig ausgestaltet sein kann.
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In einer alternativen Ausführungsform wird das Versteifungsmaterial als flächiges Halbzeug (beispielsweise Vlies, Folie, Gewebe, o. ä.) zumindest bereichsweise auf die Haptikschicht aufgebracht. Die Materialeigenschaften des Versteifungsmaterials sind dabei so gestaltet, dass die Schmelztemperatur geringer ist als die des Materials der zu versteifenden Zone der Haptikschicht.
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Die zuvor genannten Materialien können mit zusätzlichen Füll- bzw. Verstärkungsstoffen in Form von Fasern als Gelegen oder Abschnitten (Karbon-, Glas- oder Naturfasern oder deren Gemische) oder aber partikelförmigen Feststoffen (Keramik, Metall, Glas, ...) versehen sein.
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Vorzugsweise ist zumindest die Haptikschicht aus miteinander verbundenen Textilzuschnitten aufgebaut. Hierbei wird ein sogenanntes „Nähkleid” aus Zuschnitten hergestellt, das Funktionsnähte und/oder Ziernähte aufweist. Das Ergebnis ist ein Nähkleid, das eine dreidimensionale Form aufweist, die bereits die Form des herzustellenden Interieurteils aufweist oder zumindest annähert.
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Die einzelnen Textilzuschnitte können unterschiedlicher Textilart sein. Weiterhin kann auf den Textilzuschnitten bereits vor dem Vernähen eine Dekorschicht angeordnet sein.
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Das Verbinden von Stoffen, Textilien, Vliesstoffen, Geweben, Gewirken, Gestricken, Leder, lederähnlichen Materialien, Papieren, Pappen, Folien, Blechen, Verbundstoffen oder Kombinationen davon zu einem Nähkleid erfolgt durch Fügeverfahren, wie etwa Nähen, Schweißen, Kleben, Pressen, Tackern, kraft-, stoff- und formschlüssigen Verfahren. Mit anderen Worten soll die Herstellung eines „Nähkleids” hier nicht auf Fügeverfahren beschränkt sein, welche einen Nähprozess im herkömmlichen Sinne umfassen.
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Vorzugsweise sind zumindest einige Nahtstellen der Textilzuschnitte versteift, so dass die versteiften Nahtstellen Versteifungsrippen bilden. Durch eine gezielte Versteifung dieser Art kann das Gewicht des Interieurteils weiter verringert werden.
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In Abhängigkeit von der gewünschten mechanischen Stabilität des Bauteilbereichs können auch zusätzliche Nähte eingebracht werden, indem ein Textilzuschnitt zuvor aus mehreren Teilen hergestellt wird, oder durch eine Faltung oder Schlaufenlegung rückseitig herausragende Nahtbereiche gebildet werden, die nach dem Einbringen des Versteifungsmaterials zusätzliche Versteifungsrippen oder -streben bilden.
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Die Textilzuschnitte können bevorzugt Abschnitte aufweisen, die genutzt werden, um aus der rückseitigen Fläche des Nähkleides herausstehende Stabilisierungsstreben auszubilden, die zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, ebenfalls mit dem Versteifungsmaterial versehen werden. Diese Stabilisierungsstreben können mit sich, untereinander und/oder einem oder mehreren Abschnitten des Nähkleides verbunden werden. Hierzu sind die Streben als Punkt zu Punkt-(im Wesentlichen lineare) oder als Punkt zu Mehrpunkt-(verzweigte)-Streben gestaltet. Die Streben können auch eine über ihren Verlauf variierende Breite aufweisen oder zu einem (Hohl-)körper, wie beispielsweise einem Rohr verbunden werden.
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Alternativ oder aber ergänzend, ist es möglich, dass die Textilzuschnitte so bemessen sind, dass an den Nahtstellen ein im Vergleich zu bekannten Nähten größerer Überstand vorhanden ist, in den das Versteifungsmaterial eingebracht wird. Die Größe des Nahtüberstands (beziehungsweise nach einem vorherigen definierten Beschnitt der Naht: des sogenannten Nahtstummels) beträgt dabei abhängig von der zu erreichenden mechanischen Stabilität vorzugsweise mehr als 3 mm, besonders bevorzugt mehr als 10 mm.
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Um das Eindringen von Versteifungsmaterial in die Bereiche der Textilzuschnitte zu vermeiden, die als haptische Zone ausgebildet sind, können die Zuschnitte benachbart zur Naht zusätzlich temporär oder permanent verpresst oder verprägt sein, so dass ein Fließen des Versteifungsmaterial in die zuvor genannten Haptikbereiche unterbleibt.
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In einer alternativen Ausführungsform können im Bereich der Nähte zusätzliche Stabilisierungselemente in Form von Profilschienen aufgebracht werden, die einen Nahtgraben zur Positionierung der Naht aufweisen und weiterhin konturgebende Stützbereiche für die zur Naht benachbarten Bereiche des Nähkleides aufweisen können. Die Profilschienen können mit dem Nähkleid über das Versteifungsmittel durch einen Klebeprozess oder lediglich über einen Klemmprozess mit dem zuvor versteiften Nahtbereich verbunden werden. Die Profilschienen und das Versteifungsmittel weisen vorzugsweise ein identisches Matrixmaterial (beispielsweise Polypropylen (PP), ABS-PC) auf.
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Die zuvor genannten Versteifungsrippen können zur Optimierung des Bauteilgewichts Öffnungen aufweisen, beispielsweise indem die Textilzuschnitte bereits an den entsprechenden Stellen Ausschnitte aufweisen und in der Folge an diesen Stellen kein Versteifungsmaterial verbleibt bzw. angeordnet wird, oder aber indem nach dem Aufbringen des Versteifungsmaterials die Öffnungen in einem zusätzlichen Verarbeitungsschritt geschaffen werden (beispielsweise durch einen geeigneten Schneid- bzw. Stanzprozess).
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Wenn das Nähkleid zur späteren Integration von weiteren Bauteilen in das Interieurteil, wie beispielsweise Armaturen, Lautsprechern, Schalterleisten, oder ähnlichem, bereits Durchbrüche aufweist, können die Textilzuschnitte an den den Durchbrüchen zugewandten Randbereichen in ihrer Dicke größer ausgestaltet werden, beispielsweise indem durch einen Umschlag des Textile ein Umbug oder ein Wulst gebildet wird. Nach dem Einbringen des Versteifungsmaterials zeichnet sich dieser Bereich durch einen größere mechanische Festigkeit als die umgebenden Bereiche aus.
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Ferner können verschiedene Bereiche des Nähkleids oder des Textils mit unterschiedlichen Polymereindringtiefen stabilisiert werden.
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Vorzugsweise weist das versteifte Textil Mittel zum Befestigen des Interieurteils an fahrzeugseitigen Befestigungsmitteln auf. Hierbei sind insbesondere Öffnungen, Schlitze, Bohrungen und dergleichen in dem mit Versteifungsmaterial imprägnierten Textil gemeint. Es können auch speziell zur Befestigung des Interieurteils an fahrzeugseitigen Bereichen gestaltete Elemente vor dem Aufbringen des Versteifungsmaterials mit dem Nähkleid verbunden werden. Durch das Einbringen des Versteifungsmaterials kann eine zusätzliche Verbindung und endgültige Lagefixierung der Elemente am Nähkleid erzielt werden. Durch Merkmale dieser Art wird besonders herausgestellt, dass auf einen Spritzgussträger im herkömmlichen Sinne, zumindest in Teilbereichen des Interieurteils, verzichtet wird.
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Vorzugsweise ist auf der der Versteifung abgewandten Seite des Textils, also auf der Dekorseite, eine Dekorschicht vorgesehen, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform versteifte Abschnitte des Textile zumindest teilweise über den Rand des Dekors hervorstehen. Üblicherweise steht der herkömmliche Träger zumindest partiell über den Dekorrand hervor, um die fahrzeugseitige Montagefähigkeit des Interieurteils zu gewährleisten. Da die Trägerfunktion in der vorliegenden Erfindung von einem Teil der Haptikschicht übernommen wird, steht diese zumindest teilweise bevorzugt über den Rand der Dekorschicht hervor. Diese vorstehenden, versteiften Teile der Haptikschicht dienen als Befestigungselemente und/oder Montagehilfen für das Interieurteil.
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Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Textil und die gegebenenfalls damit verbundene Dekorschicht vor der Herstellung des Nähkleids und/oder seiner Versteifung als Halbzeug zwischen zu lagern oder zu transportieren. Da das Halbzeug zu diesem Zeitpunkt noch nicht die endgültige Form aufweisen muss und noch nicht versteift ist, ist es besonders einfach und kostengünstig zu transportieren. Das Halbzeug zeichnet sich dadurch aus, dass das Textil aus dem oben beschriebenen Grund zumindest teilweise über den Rand der Dekorschicht hervorsteht und/oder rückseitig herausragende Stabilisierungsstreben und/oder Nahtbereiche aufweist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Halbzeug vor oder nach der Herstellung des Nähkleides bereits eine Versteifung von im Wesentlichen flächigen Bereichen der Haptikschicht aufweisen, wobei die zuvor beschriebenen Vorteile im Hinblick auf den Transport und die Lagerfähigkeit noch immer gegeben wären. Die Versteifung der im Wesentlichen flächigen Bereiche kann als kompakte oder mit Öffnungen versehene Schicht ausgestaltet sein. In einem Folgeschritt könnte die mechanische Stabilität des Interieurteils durch die zusätzliche Versteifung von Naht- und/oder Konturbereichen sowie Stabilisierungsstreben erfolgen.
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Vorzugsweise ist zumindest ein Teil des über den Rand der Dekorschicht hervorstehenden oder rückseitig herausragenden Teils des Textils vollständig versteift. Mit anderen Worten wird in diesem Fall im Bereich des Überstands auf eine Haptikzone verzichtet, da es dort hauptsächlich auf die Trägerfunktion ankommt.
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Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Interieurteils eignet sich ein Verfahren, bei dem eine Vorrichtung verwendet wird, in die das Textil eingebracht wird. Die Vorrichtung verleiht dem Textil eine dreidimensionale Form, die der endgültigen Form des Interieurteils entspricht. Das Einbringen des Versteifungsmaterials in das Textil erfolgt über die Vorrichtung. Dabei können optional gemäß ihrer Teilaufgaben unterschiedliche oder mehrere Vorrichtungen notwendig werden. Denn versteift werden nicht zwangsläufig Flächenbereiche sondern vor allem auch Konturbereiche oder Nahtbereiche. Textilzuschnitte können einzeln oder bereits zusammengefügt als Nähkleid in eine Vorrichtung der obigen Art eingebracht und versteift werden. In einer besonderen Ausführungsform kann die untere Lage des Nähkleids spritzdicht ausgeführt werden, so dass das steife Kontur-Nähkleid (dabei sind die obere Lage und die Polfäden noch beweglich) in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt hinterspritzt werden kann. Die Hinterspritzung kann flächig dünnwandig und/oder im Bereich der Nähte zur Ausbildung von massiven Rippenstrukturen erfolgen und/oder das Anspritzen von Befestigungen und/oder Umrandungen bei Durchbrüchen umfassen.
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In einem bevorzugten Verfahrensschritt wird das Nähkleid benachbart zu den Konturbereichen und/oder den Nähten temporär derart verpresst, dass das im Bereich der Nähte aufgebrachte Versteifungsmaterial lokal begrenzt aufgebracht werden kann. Die Verpressung geschieht bevorzugt derart, dass die Funktion der Haptikschicht nach dem Einbringen auch im Bereich der Nähte weiterhin gegeben ist, d. h. die Haptikschicht wird derart verpresst, dass im Wesentlichen der sogenannte Nahtstummel oder andere rückseitig aus dem Nähkleid herausragende Bereiche der Haptikschicht mit dem Versteifungsmaterial im Wesentlichen vollständig versehen werden.
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Verschiedene andere Möglichkeiten der Durchführung der Beschichtung sind denkbar. Beispielsweise kann das Versteifungsmaterial aufgespritzt, aufgesprüht, aufgegossen oder eingewalzt werden. Das Textil kann alternativ in einem Bad aus Versteifungsmaterial getränkt werden.
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Nach dem infizieren des Versteifungsmaterials wird dieses ausgehärtet und ggf. einer Endformung unterzogen.
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Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass die zuvor beschriebenen Ausführungsformen nur eine Auswahl der möglichen Realisierungen der Erfindung sind und weitere, bisher nicht genannte Varianten möglich wären, insofern diese die in den Patentansprüchen dargelegte Merkmalskombination aufweisen.
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Beispielsweise wäre es auch denkbar, das erfindungsgemäße Interieurteil vorerst ohne Dekorschicht als formstabiles dreidimensionales Bauteil herzustellen und die Dekorschicht in einem Folgeschritt, zum Beispiel als Ledernähkleid, auf das erfindungsgemäße Interieurteil aufzubringen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1A zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Abstandsgewirke;
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1B zeigt ein alternatives Abstandsgewirke;
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2A und 2B zeigen schematisch Querschnitte durch Nahtstellen an einem Nähkleid aus Abstandsgewirke;
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3A und 3B zeigen Abstandsgewirke, die mit Öffnungen oder anderen Strukturen versehen sind;
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4A zeigt schematisch ein Nähkleid aus unterschiedlichen Zuschnitten;
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4B zeigt schematisch einen Querschnitt durch Nahtstellen an einem Nähkleid aus unterschiedlichen Zuschnitten;
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5 zeigt einen Zuschnittsplan für einen Instrumententafelträger;
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6 zeigt den Querschnitt durch ein Nähkleid mit mehreren Nähkleidsegmenten und Nahtstellen;
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7 zeigt einen alternativen Aufbau der 6;
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8 zeigt eine Nahtstelle mit Montagehilfe;
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9 zeigt den Querschnitt durch ein direkt beschichtetes Abstandsgewirke mit Stabilisierungsbereichen;
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10A und 10B zeigen Fügestellen von Nähkleidsegmenten mit einem Führungsrahmen;
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11A bis 11C zeigen den herkömmlichen Aufbau eines Instrumententafelträgers.
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Wege zur Ausführung der Erfindung
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1A zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Abstandsgewirke A, das als Textil für eine Haptikschicht geeignet ist. Das Abstandsgewirke A weist eine obere Deckschicht 1 und eine untere Deckschicht 2 auf, die mit einer Polschicht 3 miteinander verbunden sind. Die Polschicht 3 besteht aus Polfäden bzw. Abstandsfäden, welche die beiden Deckschichten 1 und 2 miteinander verbinden und auf Abstand halten. Die Abstandsfäden sind symbolhaft als X-Legung dargestellt, wobei selbstverständlich andere Legungsarten, wie etwa eine N-Legung, möglich sind. Die beiden Deckschichten 1 und 2 können aus Maschenware, beispielsweise Gewirke oder Gestricke, bei der eine mittels Faden gebildete Schleife in eine andere Schleife eingeschlungen ist, bestehen, oder Gewebelagen sein, die mindestens zwei rechtwinklig verkreuzte Fadensysteme aufweisen. Die Decklagen können ferner jeweils aus einer oder mehreren Gewirke-, Gestrick- bzw. Gewebeebenen bestehen. Neben den verwendeten Materialien bestimmt insbesondere die Dichte der Polfäden das Haptikverhalten der Haptikschicht.
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Das Versteifungsmaterial P, das im vorliegenden Fall ein Polymer ist, kann ausschließlich in die untere Decklage 2 bzw. einen Teil der unteren Decklage 2 eingebracht werden. Alternativ kann auch ein Teil des Polfadenbereichs 3 mit dem Polymer P versetzt werden. Im letzteren Fall ist zu beachten, dass nicht die gesamte Polfadenhöhe mit dem Polymermaterial P versetzt wird, damit die Haptikfähigkeit des Abstandsgewirkes A auf der Dekorseite, d. h. auf der Seite der Decklage 1, erhalten bleibt. Das Polymermaterial P kann durch Tränken, Injizieren, Benetzen, Besprühen, Einwalzen oder eine Kombination davon in das Textil eingebracht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Fadenmaterial im Unterschied zu einem in ein Polymermaterial P eingebettetes Textil individuell mit Polymer umhüllt, um dadurch die erforderliche Stabilität bei weiterer Gewichtsreduzierung zu erzielen. Die Umhüllung eines Fadens mit Polymer kann beispielsweise bereits vor oder während des Web- oder Herstellungsprozesses des Textils erfolgen.
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1B zeigt eine weitere Ausführungsform des Haptikmaterials, das aus einem Abstandsgewirke A mit oberer Decklage 1, unterer Decklage 2 und Polfadenbereich 3 aufgebaut ist. Die untere Decklage 2 wird durch zwei Teildecklagen 2' und 2'' gebildet. In dieser Ausführungsform seien im Wesentlichen zwei bevorzugte Möglichkeiten zur Versteifung genannt. Die beiden unteren Teildecklagen 2' und 2'' können getrennt hergestellt und zumindest eine von beiden mit einem Polymer versehen werden. Alternativ ist es möglich, die beiden unteren Teildecklagen 2' und 2'' im Verbund mit einem Polymer zu versehen, wie es in dem rechten Teil der 1B skizziert ist. In beiden Fällen kann allein die untere Teildecklage 2'' mit einem Polymer P versteift werden, wobei die andere untere Teildecklage 2' unbehandelt bleibt. Ferner ist es denkbar, dass die beiden unteren Teildecklagen 2', 2'' aus verschiedenen Materialen gefertigt sind. In Frage kommen neben textilen Materialien auch Papier, Holz, Zellulose, Metall, Folien und dergleichen. Die beiden unteren Teildecklagen 2' und 2'' können vollflächig oder aus Teilstücken aufgebaut sein. Selbstverständlich ist es auch in dieser Ausführungsform möglich, das Abstandsgewirke A bis in den Polfadenbereich 3 hinein mit einem Verstärkungsmaterial P zu versehen. Dies kann wiederum durch Tränken, Besprühen, Walzen oder Umhüllen einzelner Fasern realisiert werden.
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Wird ein 3 mm dickes Abstandsgewirke A mit Harz getränkt, so dass die untere Decklage 2 vollständig versteift ist, kann eine Gewichtseinsparung von etwa 40% im Vergleich zu einem Spritzgussträger mit einer Dicke von 3 mm erzielt werden.
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Die Decklagen 1 und 2 bzw. 1, 2', 2'' können sich hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Eigenschaften, beispielsweise ihrer Dehnfähigkeit, unterscheiden.
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Die obere Decklage 1 kann bereits die Funktion der Dekorschicht übernehmen. Alternativ wird auf die obere Decklage 1 eine Dekorschicht aufkaschiert.
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Die 2A und 2B demonstrieren die Versteifung von Nahtstellen an einem Nähkleid aus einem Abstandsgewirke A.
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Das Abstandsgewirke A beider Figuren weist wiederum eine obere Decklage 1, eine untere Decklage 2 und einen Polfadenbereich 3 auf. In den Figuren sind zwei Abstandsgewirke A mit Nähten 4 miteinander verbunden. Mehrere dieser zugeschnittenen Abstandsgewirke A bilden ein Nähkleid, das wiederum eine dreidimensionale Struktur aufweist, die bereits die endgültige Form des herzustellenden Interieurteils aufweist oder sich zumindest daran annähert. Die untere Decklage 2 ist durch eine Polymerfüllung P versteift. Durch die konzentrierte Versteifung von zwei Seiten an den Nähten 4 werden Stabilisierungsrippen ausgebildet, welche in ihrer Gesamtheit einen Stabilisierungsrahmen für das Interieurteil vorgeben. Zwar ist in den 2A und 2B eine flächige Versteifung entlang beider Zuschnitte vorgesehen, allerdings ist es denkbar, dass in manchen Fällen eine Versteifung lediglich im Bereich der Nahtstelle ausreicht, um die erforderliche Stabilität des Interieurteils zu erzielen.
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In der 2B ist der Querschnitt einer deutlich ausgeprägten Naht 4 gezeigt, die neben der Funktion der Verbindung zweier Zuschnitte auch als Ziernaht gedacht ist. Die Herstellung einer solchen Naht erfolgt beispielsweise über ein Nahtschwert. Auch kann die über das Nahtschwert erzeugte Geometrie als sogenannter Nahtgraben dienen, der einen Nahtbereich eines auf die obere Decklage aufgebrachten genähten Dekormaterials, z. B. Leder aufnimmt.
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Im Folgenden soll die Herstellung eines trägerlosen Interieurteils näher beschrieben werden.
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Zunächst wird ein Nähkleid aus mehreren Zuschnitten eines Abstandsgewirkes A hergestellt und so in eine Negativ-Form eingelegt, dass das noch unversteifte Nähkleid die endgültige, dreidimensionale Form einnimmt. Danach wird Polymermaterial P mittels Besprühens, Bespritzens, Einwalzens oder dergleichen auf die dem Dekor abgewandte Seite des Abstandsgewirkes A aufgebracht. Alternativ kann eine vorgeformte und wieder aktivierbare Polymerfolie auf die dem Dekor abgewandte Seite des Nähkleids aufgelegt werden. Anschließend wird das Werkzeug mit einem frei wählbaren Pressspalt geschlossen, so dass das Polymer ggf. aktiviert und in das Abstandsgewirke A eingebracht wird. Nach dem Aushärten und ggf. nach einer Endformung liegt eine teilweise versteifte Textillage vor, welche ohne zusätzlichen, herkömmlichen Träger auskommt und dennoch die gewünschten haptischen Eigenschaften aufweist.
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Je nach Beschichtungsmenge, Temperatur und Pressspalt bzw. Pressdruck kann der Anteil der Versteifungszone relativ zur flexiblen Zone eingestellt werden. Hierbei ist zu beachten, dass die Einbringtiefe oder die Dichte des eingebrachten Polymermaterials nicht homogen sein muss, sondern sich entlang der Erstreckung des Dekorelements ändern kann, um unterschiedlichen Belastungszonen des Dekorelements gerecht zu werden. Dazu kann während des Aufbringens des Polymermaterials und/oder während des Einbringens des Materials in das Textil zusätzlich eine Schablone oder Maskierung auf der dem Dekor abgewandten Seite verwendet werden.
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Der Eintrag des Polymers zur Versteifung des Abstandsgewirkes A kann auch mittels eines HPF-Prozesses (High-Pressure-Forming) ausgeführt werden. Dazu wird in einer bevorzugten Ausführungsform die untere Decklage 2 luftdicht mit dem Polymermaterial beschichtet. Diese Beschichtung ist für den eigentlichen HPF-Prozess verformbar bzw. aktivierbar. Während der Verformung wird das Textil mit dem Polymer mitverformt und nach Abkühlung stabilisiert. Die obere Decklage und ein Teil des Polfadenbereichs bleiben flexibel. Hierbei ist zu beachten, dass die Polfäden möglichst homogen verteilt sind, um beim Verformen des Textils keine bevorzugten Einfallstellen für das Polymer entstehen zu lassen.
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Auch wenn das Augenmerk auf den Polymereintrag in das Haptikmaterial gelegt wird, soll damit nicht ausgeschlossen werden, dass das Interieurteil mit weiteren Schichten, beispielsweise einer Dekorschicht oder Versteifungseinlagen, versehen werden kann, die als Verbund das Interieurteil bilden. Mit anderen Worten kann das mit einem Polymereintrag versehene Abstandsgewirke A Bestandteil eines Schichtaufbaus sein, solange die versteifte Haptikschicht im Großen und Ganzen selbsttragend ist.
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Die 3A und 3B zeigen weitere Ausführungsbeispiele des für das Interieurteil zu verwendenden Abstandsgewirkes A, das wiederum aus einer oberen Decklage 1, einer unteren Decklage 2 und einem Polfadenbereich 3 aufgebaut ist.
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In der 3A sind Öffnungen 5 im versteiften Bereich vorgesehen, die der Montage des aus dem Abstandsgewirke A aufgebauten Interieurteils an fahrzeugseitigen Befestigungselementen dienen. Die Vertiefungen, Öffnungen, Bohrungen, Schlitze und dergleichen können über die Textilkonstruktion oder über nachträgliches Behandeln (thermisches Lasern, Einbrennen, usw.) eingebracht werden.
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Ebenfalls in der 3A sind Verbindungsfäden 6 dargestellt, welche die Öffnungen überbrücken und Teil des Textils sind. Sie dienen der Stabilisierung der eingebrachten Öffnungen 5.
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In der 3B ist alternativ ein profilartiges Abstandsgewirke A gezeigt, bei dem die Herstellung von Vertiefungen 7 nicht durch Materialabtrag der unteren Decklage erfolgt ist, sondern durch Profilgebung. Mit anderen Worten wurde die untere Decklage 2 nicht durchbohrt sondern partiell in das Textil eingedrückt. In der Figur ist ein Profil mit rechteckförmigen Öffnungen 7 gezeigt, das einer verbesserten Verbindung mit dem Polymermaterial 8 dient.
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Die 4A zeigt schematisch ein Nähkleid, das aus mehreren, ggf. unterschiedlichen Abstandsmaterialien hergestellt ist. Die Abstandsmaterialien können sich hierbei hinsichtlich ihrer Dicke, ihres Flächengewichts, des Textilaufbaus, der Einarbeitung von Öffnungen und dergleichen unterscheiden. Am Beispiel eines Instrumententafelträgers sind hier verschiedene Belastungszonen realisiert, beispielsweise im Airbagbereich, im Bereich für Anbauteile oder Einbauteile und an Befestigungszonen. Verschiedene Zonen sind hier mit Z1 bis Z4 bezeichnet, deren entsprechende Zuschnitte an den Nähten N1 bis N3 miteinander verbunden sind. Im Querschnitt der 4B ist gezeigt, dass die Zonen Z1, Z2 und Z4 unterschiedliche Dicken aufweisen. Eine zusätzliche Verrippung des Gesamtgebildes entsteht durch eine Versteifung der Nahtstellen N1 bis N3. Wie aus 4B ersichtlich ist, wird dabei im Wesentlichen der Nahtstummel mit dem Polymer versteift. Ein oder mehrere der Teilstücke Z1 bis Z4 können auch als Airbagabdeckung ausgelegt sein, die im Falle der Auslösung eines hinter dem Dekorelement vorgesehenen Airbags aufreißt. Dazu erfolgt in einem bevorzugten Herstellungsverfahren zunächst der Polymereintrag. Anschließend wird ein Aufreißbereich durch Ausdünnung, beispielsweise Schärfspaltung, entlang einer Aufreißnaht hergestellt.
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Zurückkommend auf das Nähkleid, kann dieses als reines Unterbaumaterial aus Zuschnitten hergestellt werden. Das Ergebnis ist ein Nähkleid, das eine dreidimensionale Form aufweist. Das Unterbaumaterial-Nähkleid besteht aus mindestens einer Schicht. Die Unterbaumaterialien können Textilien, Vliese aus synthetischen oder natürlichen Fasern oder Zellulosefasern, oder eine Kombination bzw. Mischung davon sein. Bevorzugte Materialgruppen zur partiellen Versteifung sind: Thermoplaste, Duroplaste (beispielsweise PET, PP, PE, PA, PUR, TPU), Naturfasern, Naturfaserverbundmaterialien, Harze, Acrylatharze, Polyesterharze, Epoxydharze, Schäume, Dispersionen mit und ohne Füllstoffe, Gemische oder Kombinationen davon. Unterschiedliche Textilien können zu einem Nähkleid zusammengestellt werden und/oder mit unterschiedlichen Polymereinbringungstiefen (mit verbleibender Haptikdicke) versehen sein, wobei hierbei auch der Haptikeindruck entlang des Interieurteils variiert werden kann.
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Das Verbinden von Stoffen, Textilien, Vliesen, Vliesstoffen, Geweben, Gewirken, Leder, lederähnlichen Stoffen, Papieren, Pappen, Folien, Blechen, Verbünden oder Kombinationen davon zu einem Nähkleid erfolgt durch Fügeverfahren wie Nähen, Schweißen, Kleben, Pressen, Tackern, kraft-, stoff- und formschlüssige Verfahren.
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Die 5 zeigt anhand eines Beispiels einen Zuschnittsplan für einen Instrumententafelträger.
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Hier besteht das Nähkleid aus den Zuschnitten Z1, Z2 und Z3. Der Zuschnitt Z3 weist eine Dekorschicht Z3.1 aus Leder, Kunstleder oder einem lederähnlichen Material auf, die direkt auf ein Abstandsmaterial Z3.2 aufkaschiert ist. Das Abstandsmaterial Z3.2 steht am Rand über die Dekorschicht hervor. Z2 ist aus einem mit Kunstleder, Leder, lederähnlichen Material, Folie, Textil, Papier oder dergleichen direkt beschichteten Abstandsmaterial hergestellt. Z1 ist mit einer Dekorschicht Z1.1 aus Leder, Kunstleder oder einem lederähnlichen Material vorgesehen, das auf ein Abstandsmaterial bzw. Haptikmaterial Z1.2 aufkaschiert ist. Im Unterschied zu Z3 ist eine weitere Schicht oder ein Einlegteil oder Formteil Z1.3 aufgebracht.
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Der Querschnitt durch ein Interieurteil, beispielsweise durch einen Instrumententafelträger, das aus mehreren Nähkleidsegmenten aufgebaut ist, ist in 6 gezeigt. Hierbei bezeichnet 1.3 ein Nähkleid, das aus Nähkleidsegmenten 1.3.1 bis 1.3.3 aufgebaut ist. Das Segment 1.3.1 umfasst ein Abstandsgewirke A, ein Vlies oder dergleichen, das mit einem Polymer P versteift ist. Die Segmente 1.3.2 und 1.3.3 sind aus einem direkt mit PVC oder PUR beschichteten Abstandsgewirke A oder Vlies hergestellt. Hierbei ist im Hinblick auf eine weitere Gewichtsersparnis vorzugsweise nur das Fadenmaterial bzw. die Oberfläche des Fadenmaterials mit einem Polymer P beschichtet. In dem vergrößerten Ausschnitt der 6 bezeichnet das Bezugszeichen 10 die weiche bzw. haptische Zone, wobei das Bezugszeichen 11 die Versteifung in einer gewissen Wirkhöhe H bezeichnet. Optional sind die oder ein Teil der Nähte mit zusätzlichen Stabilisierungselementen 12, wie beispielsweise Schienen, Profilklemmen usw., oder mit einer zusätzlichen Beschichtung stabilisiert.
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Ein vergleichbarer Aufbau ist in 7 gezeigt. Zusätzlich ist ein Dekorkleid 13 vorgesehen. Das Dekorkleid 13 kann aus einer Tiefziehfolie, einem Leder, einem lederähnlichen Material, Holz, Papier und dergleichen aufgebaut sein. Optional kann lokal eine zusätzliche haptische Beschichtung 14 am Dekorkleid vorgesehen sein. Das Nähkleid 1.3 besteht aus Nähkleidsegmenten 1.3.1 bis 1.3.3 mit Polymerversteifung. Wie oben beschrieben bestehen die Segmente aus einer Schicht mit formstabiler und haptischer Zone. Optional können die Nähte mit Stabilisierungselementen 12 verstärkt werden. Die Imprägnierung mit dem Polymermaterial kann segmentweise, schichtweise oder im Verbund erfolgen.
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8 zeigt eine besondere Ausführungsform einer Nahtstelle, in die eine Montagehilfe 16 implementiert ist. Die Montagehilfe 16 ist ein Kunststoffteil, das in die Fügestelle zweier Segmente 1.3.1 und 1.3.2 eingenäht ist und einen Teil des versteifenden Rahmens bildet. Die Montagehilfe kann zum Führen und Befestigen des Interieurteils dienen. In einem Fall werden Montagehilfen dieser Art entweder vor dem Einlegen des Nähkleids in die erwähnte Vorrichtung eingebracht und nach dem Einlegen des Nähkleids mit diesem in Verbund gebracht. In einem anderen Fall werden die Montagehilfen in das Nähkleid eingearbeitet und anschließend gemeinsam in die Vorrichtung zum Einbringen des Polymermaterials P in das Textil eingebracht. In einem dritten Fall wird zuerst das Nähkleid in die Vorrichtung eingelegt und danach werden die Montagehilfen in das Nähkleid eingebracht. Die Fälle 1 bis 3 können auch kombiniert werden.
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Im Hinblick auf die Einbringung des Polymermaterials können in dem Textil Mikroperforationen vorgesehen sein, welche Entgasungsbohrungen für eine Regulierung der Einbringtiefe des Polymereintrags bilden. Solche Entgasungsbohrungen sind schematisch in der 9 gezeigt und mit dem Referenzzeichen 25 bezeichnet. „A” bezeichnet das Abstandsgewirke A, das in Form von zwei Zuschnitten mit einer Naht 4 ausgestattet ist. Auf der linken Seite des Interieurteils ist ein ausgedünnter Bereich 26 dargestellt, der mit einem Stabilisierungselement 27 oder einer stabilisierenden Beschichtung ausgestattet ist. Das Stabilisierungselement bzw. die stabilisierende Beschichtung ist vorzugsweise porös oder weist Sacklöcher auf, um eine Verankerung mit dem Polymermaterial zu gewährleisten. Alternativ oder zusätzlich dazu können die Stabilisierungselemente bzw. die Stabilisierungsschicht Zapfen aufweisen, die in das Abstandsgewirke A formschlüssig eindringen. Mit den Bezugszeichen 28 und 29 sind weitere Stabilisierungselemente bzw. Stabilisierungsschichten im Bereich einer Zuschnittsfügung bzw. Naht bezeichnet. Vorzugsweise wurde der Bereich um die Naht herum ausgedünnt. Auch im Bereich der Naht können Sacklöcher oder andere Hohlstrukturen 30 vorgesehen sein, um eine Verankerung des Abstandsgewirkes A mit den Stabilisierungselementen bzw. der Stabilisierungsschicht zu gewährleisten.
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10A zeigt eine Fügestelle bzw. Naht von Nähkleidsegmenten, die mit einem Führungsrahmen 31 ausgestattet ist. Der Führungsrahmen 31 weist eine Nut 32 zum Einbringen und Führen der Naht 4 auf. In der 10B ist ein Führungsrahmen 31' für eine umgelegte Naht 4 dargestellt. Optional ist eine Versteifungsfolie oder eine Profillage 33 vorgesehen, die mit dem Rahmen 31' in Kontakt steht und mit diesem eine Einheit bilden kann.