DE19700091A1 - Energieabsorbierendes Verkleidungsteil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verkleidungs­ teil, insbesondere für den Innenraum von Kraftfahr­ zeugen, das auf einem unterstützenden Element befe­ stigt ist, aus einem energieabsorbierenden Schaum­ stoff besteht, der bei einer Kompression über einen ausgedehnten Bereich des möglichen Verformungsweges eine näherungsweise konstante Gegenkraft erzeugt, und das eine ausgesteifte Oberfläche aufweist, so­ wie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Aus Sicherheitsgründen sind die Innenverkleidungen von Fahrzeugen, speziell Verkleidungsteile für die Fahrgast- oder Sicherheitszelle eines Kraftfahrzeu­ ges, derart ausgebildet, daß bei einem Unfall keine oder möglichst geringe Verletzungen der Fahrzeugin­ sassen entstehen. Hierzu ist es erforderlich, die Bremsbeschleunigung bei einem Aufprall unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes zu halten, bei dem Verletzungen weitgehend ausgeschlossen sind.

Es ist bekannt, Verkleidungsteile für Rahmen, Steben oder andere starre, die Verkleidung unter­ stützende Fahrzeugteile aus sogenannten energieab­ sorbierenden Schaumstoffen herzustellen. Sie zeich­ nen sich dadurch aus, daß der Schaumstoff bei einer Kompression über einen ausgedehnten Bereich des möglichen Verformungsweges, bevorzugt über fast die gesamte Deformationsstrecke, eine näherungsweise konstante Gegenkraft erzeugt, die dem Kompressions­ druck entgegengesetzt ist. Somit lassen sich Ver­ letzungsgefahren weitestgehend vermeiden, indem die Größe der in diesem Bereich erzeugten Gegenkraft bei entsprechender Schaumstoffdicke hinreichend ge­ ring eingestellt wird. In der Folge dringen auf­ schlagende Körperteile in den Schaumstoff ein, so daß sich die maximale Bremsbeschleunigung entspre­ chend verringert. Lediglich bei nahezu vollständi­ ger Kompression des Schaumstoffes erfolgt ein er­ heblicher Anstieg der Gegenkraft, wenn die Mehrzahl seiner Hohlräume zusammengepreßt sind. Die vorbe­ schriebenen mechanischen Eigenschaften sind durch Schaumstoffe erreichbar, die sich unter Druck pla­ stisch verformen. Bei elastischen Materialien er­ folgt dagegen ein stetiger Anstieg der Gegenkraft mit dem Verformungsweg, d. h. größere Bereiche kon­ stanter Gegenkraft sind derart nicht erreichbar.

Zum Verletzungsschutz ist eine hinreichend leicht­ gängige Verformbarkeit des energieabsorbierenden Schaumstoffes erforderlich. Daher besteht das Pro­ blem, daß irreversible, permanente Deformationen häufig bereits bei alltäglichen Belastungen auftre­ ten, etwa durch Abstützen auf dem Verkleidungsteil mit der Hand. In der Folge lassen sich Elemente aus energieabsorbierenden Schaumstoffen ausschließlich hinter Verkleidungen aus steifem Material verwen­ den, die lokale Belastungen großflächig verteilen und Beschädigungen im alltäglichen Gebrauch vermei­ den. Nachteilig ist jedoch, daß sich die gleichzei­ tige Abstimmung der Materialeigenschaften auf einen effektiven Unfallschutz und eine hohe Belastbarkeit bei üblicher Benutzung als schwierig erweist.

Außenseitig sind die Verkleidungen mit einer Dekor­ schicht versehen, die neben der äußeren Sicht­ schicht, etwa aus einem textilen Material, einer Folie oder Leder, eine Schicht aus elastischem Schaumstoff umfaßt. Letztere hat meist eine Dicke von wenigen Millimetern und bildet eine Polsterung, die den Komfort für die Fahrzeuginsassen erhöht, jedoch lediglich einen geringen Beitrag zur Verlet­ zungsvermeidung bei einem Unfall leistet. Zum un­ terliegenden, energieabsorbierenden Schaum bzw. der steifen Verkleidung ist die elastische Schaumstoff­ schicht häufig mit einer Sperrfolie versehen. Die Sperrfolie stellt eine Abdichtung dar und verhin­ dert, daß der energieabsorbierende Schaum während des Schäumprozesses in die elastische Schaumstoff­ schicht eindringt und ihre mechanischen Eigenschaf­ ten in unerwünschter Weise verändert.

Weiterhin ist es für eine Vielzahl von Anwendungs­ zwecken bekannt, Bauelemente aus elastischen Schaumstoffen oder Hartschäumen mit einer Armierung zu versehen, beispielsweise Glas-, Kohle- oder an­ deren Fasermaterialien, welche die mechanische Be­ lastbarkeit insbesondere gegenüber Zugkräften er­ heblich vergrößern. Bei energieabsorbierenden Schaumstoffen sind derartige Armierungen jedoch un­ bekannt, da sie die plastische Verformbarkeit be­ einträchtigen und die beabsichtigte Schutzwirkung somit verhindern.

Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Entwicklung eines Verkleidungsteils mit energieab­ sorbierender Schaumstoffschicht zur Aufgabe ge­ stellt, das sich auf vereinfachte Weise unter Ver­ meidung einer steifen Abdeckung fertigen läßt und eine verbesserte Energieabsorption mit verringerten Kraftspitzen zeigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schaumstoff mit einer flächigen Armierung versehen ist, die Armierung ausschließlich in einem Randbereich des Schaumstoffes angeordnet ist, der an die Oberfläche angrenzt, und die Armierung par­ allel zur Oberfläche ausgerichtet ist.

Das vorgeschlagene Verkleidungsteil ist mit einer Armierung des energieabsorbierenden Schaumstoffes versehen. Dabei beschränkt sich die Armierung aus­ schließlich auf einen schmalen Randbereich des Schaumstoffes. Dagegen ist der überwiegende Volu­ menanteil von der Armierung frei, so daß er auf herkömmliche Weise energieabsorbierend wirkt. Die armierte Schicht des Schaumstoffes ist durchgehend, wobei die Armierung Öffnungen zur Verbesserung des Formschlusses mit dem umgebenden Material aufweisen kann. Sie erstreckt sich parallel zur Oberfläche des Schaumstoffes und befindet sich unmittelbar darunter.

Aufgrund ihrer Zugfestigkeit bewirkt die Armierung eine oberflächliche Aussteifung des Verkleidungs­ teils sowie eine Erhöhung seiner Oberflächenelasti­ zität. Die Folge ist eine großflächige Verteilung lokaler Kräfte, so daß irreversible Verformungen des Schaumstoffes durch alltägliche Druckbelastun­ gen vermieden werden. Entstehen bei höheren Kräften dennoch Deformationen des energieabsorbierenden Schaumstoffes, so beschränken sie sich auf das In­ nere des Verkleidungsteils und werden von der dar­ über befindlichen, formstabilen armierten Schaum­ stoffschicht überdeckt. Somit kann bei geringen Schäden ein kostspieliger Austausch des Verklei­ dungsteils vermieden werden, da sein äußeres Er­ scheinungsbild unverändert ist.

Ein erheblicher Vorteil des erfindungsgemäßen Ver­ kleidungsteils besteht in seiner vereinfachten Her­ stellung, da eine steife Verkleidung der Sichtflä­ che entfällt und die armierte Schicht permanent mit dem Schaumstoff verbunden, das Bauteil also ein­ stückig ist. Darüber hinaus eröffnet die Armierung erheblich erweiterte Variationsmöglichkeiten der Oberflächeneigenschaften, etwa indem das Armie­ rungsmaterial, die Dicke der Armierung oder die Flächendichte armierender Elemente verändert wer­ den. Auf diese Weise läßt sich eine verbesserte Ab­ stimmung entsprechend den Anforderungen des jewei­ ligen Einbauortes vornehmen. Beispielsweise kann sich die Oberfläche bereits bei vergleichsweise ge­ ringen Kräften verformen, um Kraftspitzen bei einem Unfall weitgehend auszuschließen, oder die Oberflä­ che vergleichsweise belastbar eingestellt werden, etwa wenn das Verkleidungsteil an einem Einbauort angebracht ist, der häufig zum Abstützen verwendet wird. Bei Bedarf können sich die Eigenschaften der Armierung in verschiedenen Bereichen des Verklei­ dungsteils unterscheiden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zumindest die sichtbare Oberfläche des Verklei­ dungsteils mit einer Dekorschicht versehen, die zur Verzierung und als Schutz vor Beschädigungen dient. Sie kann beispielsweise aus einem textilen Werk­ stoff bestehen.

Ein besonders einfacher und preiswerter Aufbau des Verkleidungsteils ergibt sich, wenn die Dekor­ schicht eine Kunststoff-Folie ist. Bei einer flüs­ sigkeitsdichten Kunststoff-Folie wird die Verbin­ dung mit dem Schaumstoff zweckmäßig hergestellt, indem die Dekorschicht im Formwerkzeug hinter­ schäumt wird. Auf diese Weise erübrigt sich eine nachträgliche Befestigung.

Erheblich erweiterte Variationsmöglichkeiten erge­ ben sich bei Verwendung einer mehrlagigen Dekor­ schicht. In diesem Fall bildet die äußerste Lage der Dekorschicht die Sichtfläche des Verkleidungs­ teils und besteht beispielsweise aus textilem Be­ zugsstoff, einem Kunststoff oder Leder. Weiterhin umfaßt die Dekorschicht bevorzugt eine elastische Schaumstoffschicht, deren Dicke zweckmäßig einige Millimeter beträgt. Sie erzeugt eine weiche Ober­ fläche des Verkleidungsteils und erhöht somit den Komfort der Fahrzeuginsassen und trägt zu ihrem Verletzungsschutz bei. Zudem verringert sie die Ge­ fahr von Beschädigungen des energieabsorbierenden Schaumstoffes bei geringen, auf die Oberfläche des Verkleidungsteils einwirkenden Kräften.

Sofern die Dekorschicht eine Schaumstofflage oder andere poröse Werkstoffe umfaßt, ist eine Sperrfo­ lie aus flüssigkeitsdichtem Material von Vorteil, welche die Dekorschicht zum energieabsorbierenden Schaumstoff hin abschließt. Auf diese Weise wird während des Schäumprozesses das Eindringen des flüssigen Schaumstoffes in die Hohlräume oder gar ein Durchtritt durch die Dekorschicht verhindert. Damit ist ihr Hinterschäumen möglich, ohne daß un­ erwünschte Änderungen der Materialeigenschaften auftreten oder Nachbearbeitungen des Verkleidungs­ teils erforderlich sind.

Grundsätzlich ist denkbar, daß die Armierung und die Dekorschicht lediglich über den energieabsor­ bierenden Schaumstoff miteinander in Verbindung stehen. Die Fertigung des Verkleidungsteils wird jedoch wesentlich erleichtert, wenn die Armierung auf die Dekorschicht aufgebracht ist, beispiels­ weise auf sie kaschiert ist. In diesem Fall werden Armierung und Dekorschicht als einheitliches Bau­ teil in das Schäumwerkzeug eingelegt. Somit ent­ fällt die voneinander unabhängige Handhabung und Ausrichtung zweier Bauteile sowie die Gefahr feh­ lerhafter Verkleidungsteile durch eine relative Verschiebung beider. Zudem erfolgt eine gegensei­ tige Aussteifung von Dekorschicht und Armierung, die eine präzise Handhabung vor dem Schäumprozeß erleichtert und die Formhaltigkeit in seinem Ver­ lauf verbessert.

Geeignete Armierungen sind beispielsweise Vliese, Matten oder Gewebe, die aus Kunst- oder Naturfasern bestehen und sich während des Schäumprozesses in­ tensiv mit dem energieabsorbierenden Schaumstoff verbinden. Eine Alternative zur Erzeugung einer vergleichsweise steifen, mechanisch belastbaren Oberfläche des Verkleidungsteils ist die Verwendung eines zum Beispiel aus einem Kunststoff bestehenden Spritzgußteils als Armierung.

Da die Armierung die energieabsorbierende Wirkung des Schaumstoffes in erheblichem Maße beeinträch­ tigt wird vorgeschlagen, daß sie sich auf einen ge­ ringen Bruchteil seiner Dicke beschränkt. Zweckmä­ ßig beträgt die Stärke der Armierung weniger als ein Viertel der Dicke des energieabsorbierenden Schaumstoffes, vorzugsweise etwa ein Zehntel. Die maximale Dicke hängt dabei davon ab, in welchem Maße die Armierung die Wirkung des Schaumstoffes beeinträchtigt.

Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines der vorbeschriebenen Verkleidungsteile besteht darin, zunächst die Dekorschicht und die Armierung in ein Formwerkzeug einzubringen. Dabei können beide Lagen entweder als Schichtverbund oder nach­ einander in das Formwerkzeug eingelegt werden. An­ schließend erfolgt das Ausschäumen des Formwerkzeu­ ges mit dem energieabsorbierenden Schaumstoff sowie nachfolgend die Entformung auf bekannte Weise. Die­ ses Herstellungsverfahren zeichnet sich durch einen sehr geringen Aufwand aus und ermöglicht somit eine preiswerte Fertigung.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert ist. Sie zeigt die angeschnittene Ansicht eines energieabsorbie­ renden Verkleidungsteils.

Das Verkleidungsteil besteht aus einem energieab­ sorbierenden Schaumstoff (1), dessen im eingebauten Zustand sichtbare Oberfläche mit einer Dekorschicht (2) überzogen ist. Zweckmäßig besteht die Dekor­ schicht (2) aus drei Lagen, wobei die äußere Ober­ fläche von einem Bezugsstoff (3) gebildet wird, der mit einer elastischen Schaumstoffschicht (4) unter­ legt ist. Die dem energieabsorbierenden Schaumstoff (1) zugewandte Oberfläche der Dekorschicht (2) wird von einer Sperrfolie (5) aus flüssigkeitsdichtem Material gebildet, die eine Hinterschäumung der De­ korschicht (2) mit dem energieabsorbierenden Schaumstoff (1) unter Ausschluß seines Eindringens ermöglicht. Eine rückseitige Aussparung (6) des Verkleidungsteils dient zur Aufnahme eines unter­ stützenden Elementes, beispielsweise eines Trägers oder Rahmenbauteils einer Fahrgastzelle.

In einen schmalen, durch eine gestrichelte Linie markierten Randbereich (7) des energieabsorbieren­ den Schaumstoffes (1) ist eine Armierung (8) einge­ bracht, die eine intensive Verbindung zum Schaum­ stoff (1) eingeht und bei der es sich beispiels­ weise um ein Vlies handelt. Auf diese Weise wird seine Oberfläche ausgesteift, so daß eine irrever­ sible Verformung durch geringe Belastungen ausge­ schlossen ist. Schlägt eine Person dagegen bei ei­ nem Unfall auf das Verkleidungsteil auf, so ver­ formt sich das armierungsfreie Volumen im Inneren des energieabsorbierenden Schaumstoffes (1) in be­ kannter Weise und vermeidet somit Verletzungen.

Im Ergebnis entsteht ein energieabsorbierendes Ver­ kleidungsteil, das sich auf vereinfachte Weise fer­ tigen läßt und bei dem eine erheblich verbesserte Abstimmung auf die aufzunehmenden Belastungen mög­ lich ist.

Claims (11)

1. Verkleidungsteil, insbesondere für den Innenraum von Kraftfahrzeugen, das auf einem unterstützenden Element befestigt ist, aus einem energieabsorbie­ renden Schaumstoff (1) besteht, der bei einer Kom­ pression über einen ausgedehnten Bereich des mögli­ chen Verformungsweges eine näherungsweise konstante Gegenkraft erzeugt, und das eine ausgesteifte Ober­ fläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Schaumstoff (1) mit einer flächigen Armierung (8) versehen ist,
• - die Armierung (8) ausschließlich in einem Randbe­ reich (7) des Schaumstoffes (1) angeordnet ist, der an die Oberfläche angrenzt,
• - und die Armierung (8) parallel zur Oberfläche ausgerichtet ist.

2. Verkleidungsteil nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Verkleidungsteil mit einer Dekorschicht (2) versehen ist, welche die ausge­ steifte Oberfläche überdeckt.

3. Verkleidungsteil nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dekorschicht (2) eine Kunst­ stoff-Folie ist oder umfaßt.

4. Verkleidungsteil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekorschicht (2) mehrlagig ist.

5. Verkleidungsteil nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dekorschicht (2) eine elasti­ sche Schaumstoffschicht (4) umfaßt.

6. Verkleidungsteil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekorschicht (2) auf der Seite des energieabsorbierenden Schaumstoffes (1) mit einer dichtenden Sperrfolie (5) versehen ist.

7. Verkleidungsteil nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung (8) auf die Dekorschicht (2) aufgebracht ist.

8. Verkleidungsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Armie­ rung (8) ein Vlies, eine Matte oder ein Gewebe ist.

9. Verkleidungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung (8) ein Spritzgußteil ist.

10. Verkleidungsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des armierten Randbereiches (7) kleiner als ein Viertel der Gesamtdicke des energieabsorbierenden Schaumstoffes (1) ist.

11. Verfahren zur Herstellung eines Verkleidungs­ teils, insbesondere für den Innenraum von Kraft­ fahrzeugen, das auf einem unterstützenden Element befestigt ist, aus einem energieabsorbierenden Schaumstoff (1) besteht, der bei einer Kompression über einen ausgedehnten Bereich des möglichen Ver­ formungsweges eine näherungsweise konstante Gegen­ kraft erzeugt, und das eine ausgesteifte Oberfläche aufweist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrens­ schritte:

• - Einbringen einer Armierung (8) und gegebenenfalls einer Dekorschicht (2) in ein Formwerkzeug derart, daß die Armierung (8) ausschließlich in einem Rand­ bereich des Formwerkzeuges angeordnet ist,
• - Ausschäumen des Formwerkzeuges mit dem energieab­ sorbierenden Schaumstoff (1),
• - Entformung.