DE102005026237A1

DE102005026237A1 - Dachhimmelvorrichtung mit eingeschäumter NVH-Polsterung

Info

Publication number: DE102005026237A1
Application number: DE200510026237
Authority: DE
Inventors: Bari W. Ann Arbor Brown
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: International Automotive Components Group North America Inc
Priority date: 2004-06-07
Filing date: 2005-06-07
Publication date: 2006-01-12
Also published as: US20040222673A1; US7309521B2; GB2414959B; GB2414959A; GB0511509D0

Abstract

Eine Fahrzeug-Dachhimmelanordnung umfasst eine Dachhimmel-Strukturschicht. Ein Schaumglied ist mit der Dachhimmel-Strukturschicht verbunden. Ein NVH-Polster ist teilweise in dem Schaumglied eingebettet. Es wird ein Verfahren zum Ausbilden einer Dachhimmelstruktur angegeben. Das Verfahren umfasst das Ausbilden eines Dachhimmelhauptkörpers. Der Dachhimmelhauptkörper wird in einer Form positioniert, die eine Vertiefung aufweist. Die Form wird geschlossen. Es wird Schaum in die Vertiefung eingeführt, um ein Schaumglied zu bilden und das Schaumglied mit dem Dachhimmelhauptkörper zu verbinden. Ein Teil eines NVH-Polsters ist in dem Schaum eingebettet.

Description

Verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung ist eine Teilfortsetzungs-Anmeldung der US-Patentanmeldung Nr. 10/324,444 mit dem Titel „FOAM IN PLACE URETHANE FOR STRUCTURAL HEADLINERS" vom 19. Dezember 2002, die hier unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Dachhimmelstrukturen für ein Fahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das Verbinden von Komponenten und Systemen zu einer Fahrzeug-Dachhimmelstruktur mit geformten Strukturschaumgliedern.

Moderne Fahrzeuge umfassen gewöhnlich eine Dachhimmelstruktur und verschiedene NVH-Vorrichtungen (NVH = Noise, Vibration, Harschness: Geräusch, Vibration, Härte), wobei außerdem ein Heckscheibenwischer und ein Spülfluidsystem vorgesehen sein können. Die Dachhimmelstruktur deckt gewöhnlich die Innenfläche des Fahrzeugdachpaneels ab. Die Dachhimmelstruktur bedeckt einen Dachbereich im Inneren des Fahrzeugs und sorgt für ein ästhetisch ansprechendes Aussehen. Die NVH-Vorrichtungen werden gewöhnlich im gesamten Fahrzeug verwendet, um Geräusche und kinetische Energien zu reduzieren, die durch einen Insassen im Fahrzeug wahrgenommen werden können. Das Heckscheiben-Spülsystem wird verwendet, um die Heckscheibe des Fahrzeugs zu reinigen und dadurch die Sicht aus dem Fahrzeug nach hinten zu verbessern.

Ein Dachhimmel kann unter Verwendung von verschiedenen Techniken geformt oder hergestellt werden. Viele Dachhimmel umfassen Energie-absorbierende Schaumpolster, die an einer Dachhimmelstruktur befestigt oder angebracht werden können. Die Schaumpolster bieten eine Energieabsorption während einer Kollision. Ein Verfahren zum Ausbilden der Polster umfasst das Formen eines Schaumblocks, das Schneiden des Blocks zu Paneelen, das Stanzen der Paneele und das Pressen der Paneele zu Polstern. Die Polster werden dann an einem vorgeformten Dachhimmelkörper unter Verwendung von Montageformen und einem Kleber befestigt. Weil mehrere Schritte für das Ausbilden der Polster und das Befestigen der Polster an dem Dachhimmel erforderlich sind, ist dieses Verfahren zeitaufwändig, arbeitsintensiv und kostspielig, wobei außerdem eine beträchtliche Menge von Materialabfällen anfällt.

Eine weitere Technik zum Ausbilden von Polstern umfasst die Verwendung von verformbaren Schaumeinsätzen. Die Schaumeinsätze werden auf den Seitenkanten eines Dachhimmels angeordnet. Das Verfahren umfasst das Positionieren einer Deckschicht, eines Schaumpaneels und von vorgeformten Schaumeinsätzen in einer Form. Eine flexible Stützschicht wird über das Schaumpaneel und die Schaumeinsätze gelegt. Weiterhin werden geeignete Kleber zwischen der Deckschicht und dem Schaumpaneel sowie zwischen dem Schaumpaneel und den Schaumeinsätzen vorgesehen. Das Schaumpaneel und die Schaumeinsätze werden dann pressgeformt, wodurch die Stützschicht versteift wird. Auch dieses Verfahren umfasst mehrere Schritte zum Formen der Einsätze und zum Befestigen der Einsätze an dem restlichen Dachhimmel, wodurch die Herstellung des Dachhimmels verkompliziert und verteuert wird.

Ein weiterer bekannter Prozess wendet eine Formschaumtechnologie an, um Energie-absorbierende Polster und Kontaktflächen neben Stoßbereichen wie etwa den Dachpaneelrändern eines Fahrzeugs vorzusehen. Dieser Prozess umfasst das gleichzeitige Ausbilden eines Energie-absorbierenden Glieds und von Kontaktflächen sowie das Verbinden des Energie-absorbierenden Glieds mit einem Hauptkörper der Dachhimmelanordnung in Nachbarschaft zu einer Peripherie des Körpers. Dieser Prozess reduziert zwar die Zeit und die Herstellungskosten im Vergleich zu den anderen Verfahren aus dem Stand der Technik, macht aber auch die Dachhimmelstruktur sowie die Handhabung während der Herstellung und Montage aufgrund der lokalisierten Polster komplizierter.

Eine weitere Technik erzeugt Strukturglieder aus Schaum, die sich über eine Hauptdimension des Dachhimmels erstrecken. Obwohl derartige Teile den Dachhimmel verstärken können, um eine Biegung während der Handhabung zu reduzieren und dadurch die Montage des Dachhimmels zu vereinfachen, können die Glieder keine Zubehöreinrichtungen halten oder lokalisierte akustische Störungen beseitigen.

Die NVH-Vorrichtungen und das Heckscheiben-Spülsystem sind separat zu der Dachhimmelstruktur vorgesehene Einheiten. Die NVH-Vorrichtungen weisen gewöhnlich die Form eines isolierenden Polsters auf und werden in Hohlräumen oder offenen Räumen in einer Fahrzeugstruktur vorgesehen. Ein Verfahren aus dem Stand der Technik zum Nutzen einer NVH-Vorrichtung zur Verbesserung der NVH-Pegel über einem Fahrzeuginsassen umfasst das Kleben oder Heißkleben eines NVH-Polsters an einer bereits geformten Dachhimmelstruktur, um die NVH-Fähigkeiten des Dachhimmels zu verbessern. Der Heißklebeprozess kann zeitaufwändig sein und ist deshalb unvorteilhaft. Heckscheiben-Spülsysteme werden gewöhnlich mit Strom und einem Spülfluid jeweils über einen bestimmten Satz von Drähten und einen Fluidschlauch versorgt, die sich durch oder entlang eines Fahrzeugrahmens oder einer Stützstruktur erstrecken, die separat über der Dachhimmelstruktur vorgesehen ist. Durch das separate Vorsehen der Dachhimmelstruktur, der NVH-Vorrichtung und der Verdrahtung bzw. des Fluidschlauchs für das Heckscheiben-Spülsystem werden die Anzahl der Komponenten und die Anzahl der Schritte für die Produktion eines Fahrzeugs erhöht und damit die Komplexität gesteigert.

Bei der Herstellung eines Produkts wird eine Minimierung der Anzahl von Systemkomponenten sowie der Herstellungszeit und Herstellungskosten angestrebt, sodass die Teileliste für das Produkt reduziert werden sollte. Es besteht also ein Bedarf für eine verbesserte Dachhimmelstruktur sowie für ein Verfahren zum Ausbilden derselben, das die oben genannten Nachteile beseitigt, die mit bestehenden Dachhimmelstrukturen, NVH-Vorrichtungen und Heckscheiben-Spülsystemen assoziiert sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung beseitigt die oben genannten Nachteile, indem sie ein Verfahren zum Ausbilden einer Dachhimmelanordnung oder eines anderen Innenraumsichtpaneels mit einem Formschaumstrukturglied angibt, das mit einem Hauptkörper verbunden wird und an einer Position bzw. in einem gewünschten Bereich vorgesehen wird, die bzw. der für Zubehöreinrichtungen bestimmt ist oder bestimmte akustische Eigenschaften aufweist. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Fahrzeug-Dachhimmelanordnung eine Dachhimmelstrukturschicht. Ein Schaumglied ist mit der Dachhimmelstrukturschicht verbunden. Ein NVH-Polster ist teilweise in dem Schaumglied eingebettet.

In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ausbilden einer Dachhimmelstruktur angegeben. Das Verfahren umfasst das Ausbilden eines Dachhimmelhauptkörpers. Der Dachhimmelhauptkörper wird in einer Form mit einer Vertiefung positioniert. Die Form wird geschlossen. Schaum wird in die Vertiefung eingeführt, um ein Schaumglied zu bilden und das Schaumglied mit dem Dachhimmelhauptkörper zu verbinden. Ein Teil eines NVH-Polsters wird in dem Schaum eingebettet.

Durch die Verwendung einer Form mit mehreren Vertiefungen kann eine Dachhimmelanordnung mit mehreren Haltegliedern ausgebildet werden. Wenn die Vertiefungen in einer Fluidkommunikation miteinander verbunden sind, können die Glieder miteinander verbunden werden, um einen sich über einen Hauptbereich des Fahrzeugdachs erstreckenden Rahmen zu bilden.

Unter Hauptbereich ist hier eine Fläche zu verstehen, die nicht unbedingt rechteckig ist und sich über einen Mittelpunkt des Dachbereichs und entlang von wenigstens zwei Dimensionen der Länge, Breite und Diagonale des Dachbereichs in Richtung auf aber nicht notwendigerweise bis zu den Enden des durch den Dachhimmel bedeckten Fahrzeugdachabschnitts erstreckt. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Schaum gleichzeitig oder sequentiell in eine oder mehrere Vertiefungen eingespritzt werden, wobei die Schäume unterschiedliche Dichten und/oder Zusammensetzungen aufweisen können. Alternativ hierzu kann die Formschaumoperation andere Prozesse zum Einführen von Schaum in die Vertiefungen eines unteren Formteils umfassen. Unabhängig davon, wie der Schaum in die Vertiefung bzw. in die Vertiefungen in den Formteilen eingeführt wird, schützt oder hält das Glied Zubehöreinrichtungen an dem Dachhimmel.

Der Schaum kann weiterhin durch Vertiefungen geformt werden, um Polster vorzusehen, die zum Beispiel zwischen Gliedern oder innerhalb von eingerahmten Bereichen vorgesehen werden, um akustische Energie wie etwa Brumm-, Quietsch- und Klappergeräusche mithilfe des Dachhimmels zu beeinflussen.

Wenn das Glied um einen Komponentenbereich herum geformt wird, kann das Glied einen wichtigen Schutz für die Komponente vorsehen oder die Komponente halten. Entsprechend kann eine Verdrahtung in einem Glied eingebettet werden, um die Verdrahtung auf diese Weise zu montieren. Außerdem können Dachhimmelbereiche wie zum Beispiel Bereiche zwischen Gliedern oder durch einen Rahmen aus Gliedern eingeschlossene Bereiche mit geformten Polstern aus einem akustisch dämpfenden Schaum oder aus anderen Schaumzusammensetzungen vorgesehen werden, um Brumm-, Quietsch- und Klappergeräusche (BSR) zu reduzieren.

Die Integration eines NVH-Polsters bei der Ausbildung einer Dachhimmelstruktur reduziert die Anzahl der separaten Komponenten in einem Fahrzeug und damit die Komplexität des Fahrzeugs. Durch eine Reduktion der Fahrzeugkomponenten werden die Herstellungszeit und -kosten reduziert.

Die vorliegende Erfindung selbst, sowie weitere Aufgaben und Vorteile werden durch die folgende ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Um die vorliegende Erfindung zu verdeutlichen, wird auf Ausführungsformen Bezug genommen, die im größeren Detail in den beigefügten Zeichnungen dargestellt werden und im Folgenden anhand von Beispielen der Erfindung beschrieben werden.
1 ist eine perspektivische Schnittansicht einer Dachhimmelanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht der Dachhimmelanordnung von 1.
3 ist eine schematische Ansicht einer Produktionslinienanordnung für die Herstellung der Dachhimmelanordnung.
4 ist eine Querschnittansicht eines Formlings, der zur Herstellung der Dachhimmelanordnung verwendet wird, wobei das Formling durch einen Rahmen gehalten wird.
5 ist ein Draufsicht auf eine Dachhimmelanordnung, die eine modifizierte Gliedstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine perspektivische Ansicht der Form mit einer Vertiefung zum Ausbilden der Schaumglieder an dem Dachhimmel von 5.
7 ist eine Schnittansicht im wesentlichen entlang der Linie 7-7 von 6.
8 ist eine Ansicht von unten eines Fahrzeugdeckensystems einschließlich einer Dachhimmelanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine perspektivische Ansicht von unten einer Dachhimmelanordnung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine Ansicht von unten einer Dachhimmelanordnung, die eine Konfiguration von Ausrichtungszapfen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist eine Draufsicht auf einen Formteil, die eine Konfiguration von Ausrichtungszapfen gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ausführliche Beschreibung
Wie zuerst in 1, 2 und 5 gezeigt, ist eine Dachhimmelanordnung 10 gemäß der Erfindung für die Montage an einem Dach 11 eines Kraftfahrzeugs geeignet. Die Dachhimmelanordnung 10 umfasst einen Hauptkörper 12, der durch wenigstens ein und vorzugsweise durch eine Vielzahl von Strukturschaumgliedern verstärkt wird. In der bevorzugten Ausführungsform sind ein vorderes Glied 13, ein mittleres Glied 14, ein hinteres Glied 15 und Längsglieder 17 und 19 an dem Hauptkörper 12 in der Nähe der Peripherie des Hauptkörpers 12 ausgebildet und mit demselben verbunden. Der Hauptkörper 12 umfasst eine erste bzw. Stützschicht 16, eine zweite bzw. Substratschicht 18 und eine Deckschicht 20. die Stützschicht 16 ist vorzugsweise eine relativ steife semiflexible Scrimschicht und weist eine erste bzw. obere Fläche 22, die in Nachbarschaft zu der Innenfläche des Dachs 11 des Fahrzeugs positioniert ist, sowie eine zweite bzw. untere Fläche 24 auf. Die Substratschicht 18 ist an der unteren Fläche 20 der Stützschicht 16 etwa mittels eines Klebers befestigt. Es sind jedoch Änderungen an der Struktur des Substrats 18 innerhalb des Erfindungsumfang möglich.
Während der Hauptkörper 12 und die Substratschicht 18 aus einem beliebigen geeigneten Material sein können, ist die Substratschicht 18 in der gezeigten bevorzugten Ausführungsform vorzugsweise eine unter Wärme formbare starre Urethanschicht, die zwischen zwei Fiberglasschichten eingeschlossen ist. Die Deckschicht 20 kann aus einem beliebigen Deckmaterial wie etwa Textil, Vinyl oder mit Schaum unterlegtem Leder sein und kann je nach den erforderlichen Nutzungseigenschaften mit einer Polsterschicht versehen sein oder nicht. Die Deckschicht 20 ist vorzugsweise mittels eines Klebers an der Substratschicht 18 befestigt. Alternativ hierzu kann die Dachhimmelanordnung 12 ohne eine Stützschicht 16 und/oder eine Deckschicht 20 hergestellt werden, wenn diese für eine bestimmte Anwendung nicht benötigt werden.
Das vordere Glied 13, das mittlere Glied 14, das hintere Glied 15 und die Seitenglieder 17 und 19 können in Nachbarschaft zu oder innerhalb der peripheren Teile des Dachs 11 angeordnet sein, wenn die Dachhimmelanordnung 10 an dem Dach 11 montiert ist. Wie zum Beispiel in 1, 2 und 5 gezeigt, sind die Glieder 17 und 19 in Nachbarschaft zu Seitenschienen 26 des Dachs 11 angeordnet, wenn die Dachhimmelanordnung 10 an dem Dach 11 montiert ist, sodass die Glieder innerhalb der Seitenschienen 26 angeordnet sind. Die Anzahl der Glieder und die Größe und Form jedes Glieds können je nach der Anwendung variiert werden. Dabei umfasst wenigstens eines der Glieder, zum Beispiel das mittlere Glied 14, einen mittleren Teil 84, der an eine bestimmte Komponentenfläche angrenzt.
Die Glieder 13, 14 und 15 sind aus einem Schaum ausgebildet, der Energie absorbiert, wobei aber auch andere Zusammensetzung innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung möglich sind. Der Schaum kann aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen, wobei der Schaum in einer gezeigten bevorzugten Ausführungsform eine Mischung aus Isocyanat und einem Kunstharz wie etwa ein von mehreren Herstellern auf dem Markt erhältliches Polyurethan umfasst. Vorzugsweise werden die Glieder 13, 14, 15, 17 und 19 direkt auf der Stützschicht 16 ausgebildet, sodass die Glieder gleichzeitig in einer einzelnen Operation ausgebildet und mit der Stützschicht 16 verbunden werden können, was weiter unten ausführlicher erläutert wird. Alternativ hierzu können die Glieder direkt auf der Substratschicht 18 ausgebildet werden, wenn die Stützschicht 16 nicht vorgesehen wird.
In der bevorzugten Ausführungsform werden die Glieder 13, 14 und 15 einstückig mit den Seitengliedern 17 und 19 verbunden. Eine derartige Anordnung bildet einen Rahmen 25 aus Strukturschaum, der die gesamte Dachhimmelanordnung versteift. Es ist jedoch zu beachten, dass die nachfolgend beschriebenen Glieder gemäß der Erfindung bei Wunsch auch einzeln ohne Verbindung zu anderen Gliedern ausgebildet werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. In jedem Fall wird wenigstens ein Glied ausgebildet, um einem bestimmten Bereich mit dem Schaum des Glieds zu umgeben.
3 zeigt eine Produktionslinienanordnung 28 gemäß der Erfindung zum Ausbilden der Dachhimmelanordnung 10. Die Produktionslinienanordnung 28 umfasst einen Komponenten-Vorratsbereich 30, eine Ladestation 32, eine Heizstation 34, eine Formstation 36, eine Formschaum-Formstation 38, eine Schneidestation 40 und eine Einrichtungs-Installationsstation 42. Die Produktionslinienanordnung 28 umfasst weiterhin ein Transportsystem 43 wie etwa einen Kettentransport zum Transportieren von Komponenten zwischen der Ladestation 32, der Heizstation 34 und der Formstation 36.
In der bevorzugten Produktionslinienanordnung 28 umfasst der Komponenten-Vorratsbereich 30 vorzugsweise eine Quelle 44 von Formlingen 45, wobei jeder Formling 45 eine Substratschicht 18 mit einer daran befestigten Stützschicht 16 umfasst. Der Komponenten-Speicherbereich 30 umfasst weiterhin eine Vielzahl von Quellen 46, 48 und 50 von Deckschichten, wobei jede Deckschichtquelle 48, 48 und 50 Deckschichten mit jeweils einer anderen Farbe und/oder Zusammensetzung im Vergleich zu den anderen Deckschichtquellen 46, 48 und 50 enthält. An der Ladestation 32 werden ein Formling 45 und eine ausgewählte bestimmte Deckschicht 20 aus einer der Deckschichtquellen 46, 48 und 50 in einem Transportrahmen 51 positioniert (siehe 4). Der Rahmen 51 wird dann an dem Transportsystem 43 montiert. An der Station 32 kann auch eine Kleberschicht zwischen dem Formling 45 und der Deckschicht 20 positioniert werden.
Wie in 4 gezeigt, weist die Stützschicht 16 des Formlings 45 der bevorzugten Ausführungsform vorzugsweise einen verlängerten Teil 53 auf, der sich über die Substratschicht 18 des Formlings 45 hinaus erstreckt. Vorzugsweise greift der Transportrahmen 51 den verlängerten Teil 53, um den Formling 45 und die Deckschicht 20 auf dem Transportsystem 43 zu halten. Als weiteres Beispiel kann das Transportsystem mit einer oberen und einer unteren Kette versehen sein, die dazwischen den verlängerten Teil 53 greifen. Die Substratschicht 18 des Formlings 45 kann eine entsprechende Größe aufweisen, sodass sie der Endgröße bzw. dem Umfang der Dachhimmelanordnung 10 im wesentlichen entspricht, wodurch die Erzeugung von Abfallmaterialien reduziert werden kann. Natürlich können auch andere Transporte verwendet werden, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. Der Formling 45 und die Deckschicht 20 werden dann durch das Transportsystem 43 zu der in 4 gezeigten Heizstation 34 transportiert.
Die Heizstation 34 umfasst eine Plattenanordnung 54 mit einer oberen und einer unteren geheizten Platte, die den Formling 45 und die Deckschicht 20 kontaktieren, um den Formling 45 und die Deckschicht 20 zu erhitzen. Vorzugsweise weist die Plattenanordnung 54 auch eine Vielzahl von Thermoelementen auf, um die Temperatur des Formlings 45 und der Deckschicht 20 zu erfassen. Sobald sie ausreichend erhitzt sind, werden der Formling 45 und die Deckschicht 20 durch das Transportsystem 43 zu der Formstation 36 transportiert.
Die Formstation 36 umfasst eine erste Form 56 mit einem ersten und einem zweiten Formteil zum thermischen Formen des Rohlings 45 und der Deckschicht 20, um den Hauptkörper 12 derart auszubilden, dass der Hauptkörper 12 eine Form aufweist, die der gewünschten Form für die Dachhimmelanordnung 10 entspricht. Vorzugsweise können beide Formteile auch in geeigneter Weise gekühlt werden, indem etwa ein gekühltes Fluid wie zum Beispiel Wasser durch die Formteile zirkuliert. Die Formstation 36 umfasst vorzugsweise mehrere Formen, ähnlich wie die erste Form 56, die alternativ verwendet werden kann, um andere Formen und Größen für den Dachhimmel vorzusehen. Der Hauptkörper 12 wird dann manuell oder auf andere Weise zu der Formschaum-Formstation 38 transportiert.
Die Formschaum-Formstation 38 umfasst eine zweite Form 58 zum Formen der Schaumglieder auf dem Hauptkörper 12, um die Dachhimmelanordnung 10 auszubilden. Die Formschaum-Formstation 38 umfasst vorzugsweise mehrere Formen, die der zweiten Form 58 ähnlich sind, um wie weiter unten beschrieben verschiedene Gliedkonfigurationen für verschiedene Dachhimmelkonfigurationen auszubilden. Wie in 6 gezeigt, umfasst die Form 58 einen ersten bzw. oberen Formteil 60 und einen zweiten bzw. unteren Formteil 62. Der obere Formteil 60 weist eine Formfläche 64 auf, die der Form der Deckschicht 20 oder der Form einer Fläche des Hauptkörpers 12, an dem die Deckschicht 20 befestigt ist, entspricht. Der untere Formteil 62 weist eine Formfläche 66 auf, die der Form der Stützschicht 16 des Hauptkörpers 12 entspricht.
Der untere Formteil 62 umfasst eine Vielzahl von Hohlräumen oder Vertiefungen 68, 70, 72, 73 und 75, um jeweils die Glieder 13, 14, 15, 17 und 19 zu formen. Jede der Vertiefungen kann in einer Fluidkommunikation mit einem oder mehreren Gießköpfen 74 stehen, die Schaum in die Vertiefungen 68, 70, 72, 73 und 75 einspritzen oder auf andere Weise einführen. Wie zum Beispiel in 6 durch eine Strichlinie angegeben, steht jede der Vertiefungen in einer Fluidkommunikation mit wenigstens einem Gießkopf 74, insbesondere wenn die Vertiefungen voneinander getrennt sind. Jede der Vertiefungen kann außerdem in einer Fluidkommunikation mit zwei oder mehr Gießköpfen 74 stehen. In der gezeigten Ausführungsform, in der alle Vertiefungen miteinander in einer Fluidkommunikation stehen, kann eine einzelne Düse oder ein einzelner Gießkopf den Schaum in die Vertiefungen einführen. Es können aber auch mehrere Gießköpfe verwendet werden, um das Einführen von Schaum in die Form 58 zu beschleunigen. Die Gießköpfe 74 sind mit einer oder mehreren Schaumquellen (nicht gezeigt) verbunden, wobei der Schaum etwa aus einer Mischung von Isocyanat und Kunstharz bestehen kann.
An der Formstation 38 wird der geformte Hauptkörper 12 zwischen den Formteilen 60 und 62 positioniert, wobei dann die Formteile 60 und 62 zueinander geschlossen werden. Dann wird ein Schaum durch die Gießköpfe 74 in die Vertiefungen 68, 70, 72, 73 und 75 eingespritzt. Weil der in die größeren Vertiefungen 73 und 75 eingespritzte Schaum eine längere Zeit benötigt, um zu expandieren und auszuhärten, als der in die kleineren Vertiefungen 68 eingespritzte Schaum, wird der Schaum vorzugsweise zuerst in die Vertiefungen 73 und 75 und anschließend in die Vertiefungen 68 eingespritzt, wenn nicht mehrere Düsen verfügbar sind. Daraus resultiert, dass der Vorgang zum Expandieren und Aushärten des Schaums derart vorgesehen werden kann, dass er in allen Vertiefungen ungefähr zur selben Zeit abgeschlossen wird. Der untere Formteil 62 kann auch vorzugsweise zu einem Temperaturbereich zwischen 130°F und 190°F für Isocyanat und Kunstharz erhitzt werden, um den Expansions- und Aushärtungsprozess des Schaums zu unterstützen und um Wasser abzudunsten, das in einem Formlösungsmittel enthalten sein kann, das bei einem Spritzgießen etwa in der Form eines Sprühwachses auf die Formteile aufgetragen wird. Wenn mehrere Gießköpfe für eine der größeren Vertiefungen vorgesehen sind, können diese den Schaum vorzugsweise gleichzeitig oder in schnell aufeinander folgenden Stufen einspritzen, um relativ gleichmäßige Schaumeigenschaften vorzusehen.
In jedem Fall umfasst das mittlere Glied 14 einen mittleren Balken 84 mit auseinander laufenden Gliedteilen, die einen Komponentenbereich 86 in dem Dachhimmel bilden oder umgeben. Dieser wird durch eine Zwischenwand gebildet, die den flüssigen Schaum in die Nachbarschaft zu einem gewählten Komponentenbereich leitet. Daraus resultiert, das das Glied einen Strukturhalt für und um eine Zubehörkomponente wie etwa eine Deckenleuchte vorsieht, die an dem Dachhimmel installiert werden kann. Ein derartiges Glied schützt das Zubehör oder gestattet die Montage an dem Dachhimmel durch die umgebenden Teile oder die teilweise eingeschlossenen Wände, ohne dass eine separate Konstruktion oder Anordnung nach dem Ausbilden des Dachhimmels erforderlich ist.
Weil die Vertiefungen 68, 70, 72, 73 und 75 und andere Vertiefungen voneinander getrennt sein können, kann die durch die Gießköpfe 74 zugeführte Menge oder Masse des Schaums pro Vertiefungsvolumeneinheit, d.h. die Einspritzdichte der Gießköpfe 74 bei jeder Vertiefung variiert werden, um die Dichte der resultierenden Glieder zu variieren. Zum Beispiel kann eine größere Schaummenge pro Vertiefungsvolumeneinheit zu den schmäleren Vertiefungen 68 zugeführt werden, sodass die resultierenden Glieder eine größere Dichte aufweisen. Folglich kann die Schaumdichte in Bereichen, die eine größere Stärke erfordern, erhöht werden – zum Beispiel in den Bereichen der Dachanordnung 10, die von den Seitenschienen oder Dachstützen-A-Säulengelenken eines Kraftfahrzeugs beabstandet sind. Weiterhin können die Schaumdichten in Bereichen, die eine geringer Stärke erfordern, vermindert werden, wodurch die Gesamtmaterialkosten beträchtlich reduziert werden können. Es können auch unterschiedliche Schaumzusammensetzungen gemäß dem Verfahren der Erfindung verwendet werden, um Glieder mit unterschiedlichen Dichten vorzusehen.
Die Dachhimmelanordnung 10 kann präzise geformt werden, sodass relativ eng gesteckte Toleranzen mit weniger Schritten und Montageprozeduren erzielt werden können. Weil die Glieder nicht einzeln gehandhabt und aufbewahrt werden müssen, ermöglicht das Verfahren eine kleinere Teileliste sowie niedrigere Montage- und Teilehandhabungskosten im Vergleich zu den Verfahren aus dem Stand der Technik, bei denen die Haltestrukturen und Glieder separat ausgebildet und installiert werden.
Außerdem können Komponenten wie etwa Kabelbäume, vorgeformte Schaumkomponenten wie etwa Stoßenergie-absorbierende Polster, die Codestandards wie etwa FMVSS 201.a erfüllen, Schaumkissen oder andere Zubehöreinrichtungen als Zwischenwand verwendet werden. Die in dem Dachhimmel zu installierenden Komponenten können in den Vertiefungen in dem Hohlraum oder in der geformten Fläche der weiblichen Formhälfte wie in 5 gezeigt positioniert werden, wobei die Komponente teilweise oder vollständig in den in der Form geformten Gliedern eingebettet werden kann. Zum Beispiel kann wie bei 90 gezeigt ein Kabelbaum an einer vorbestimmten Position in Bezug auf nach der Ausbildung des Dachhimmels zu installierende Funktionskomponenten positioniert werden. Zum Beispiel erstreckt sich der Kabelbaum 90 wie in 9 gezeigt in den Komponentenbereich 86, sodass eine darüber installierte oder durch den Dachhimmel gehaltene Komponente über den Kabelbaum 90 mit Strom versorgt werden kann. Natürlich ist das andere Ende des Kabelbaums 90 für eine einfache Verbindung mit einer Stromquelle oder einer Steckverbindung in dem elektrischen System positioniert, wobei es für Stromquellen oder Verbindungskomponenten verfügbar gemacht werden kann, indem die Dachhimmelanordnung nach dem Formen zum Beispiel an der weiter unten erläuterten Schneidestation 40 geschnitten wird. Das Verfahren zum Ausbilden der Schaumglieder dient auch dazu, Zubehörkomponenten wie etwa Kabelbäume, Energieabsorbierende Glieder oder andere Fahrzeugzubehörkomponenten einzubetten und zu montieren. Ein weiteres Beispiel ist bei 100 gezeigt, wo ein Kunststoffrohr für die Verwendung als Heckscheiben-Spülleitung in dem Schaum eingebettet werden kann. Wenn die eingebettete Komponente ein Endstück wie etwa ein Verbindungselement umfasst, kann die Form eine dedizierte Vertiefung aufweisen, die das Verbindungselement aufnimmt und schützt, wenn die Form geschlossen wird.
Außerdem ist zu beachten, dass zahlreiche Teile eines Kraftfahrzeuginnenraums verschiedenen akustischen Störungen wie etwa Brumm-, Quietsch- oder Klappergeräuschen unterworfen sein können, die durch den Betrieb von Komponenten in dem Dachhimmel oder in anderen Teilen des Fahrzeugs verursacht werden und während des Betriebs des Fahrzeugs und seines Antriebs über das Dachpaneel übertragen werden. Dementsprechend kann ein separates Schaumpolster wie etwa das Deckenpolster 96 während des Schäumprozesses auf der Rückseite der Dachhimmelanordnung hinzugefügt werden, um Vibrationen in Bereichen, die einer Resonanz oder Übertragung von Audiostörungen unterworfen sind, zu beseitigen oder zu dämpfen. Das Polster kann aus einem dämpfenden Schaum ausgebildet werden, der akustische Wellen im Bereich zwischen 0 Hertz und 10.000 Hertz absorbiert. Dementsprechend kann die Form modifiziert werden, um zusätzliche Kanäle 94 vorzusehen, die in Fluidkommunikation mit den während des Formvorgangs an der Station 38 gefüllten Vertiefungen für die Gliederformung stehen oder unabhängig von denselben sind. Dadurch wird ein Schaumpolster ausgebildet, das an ausgewählten Positionen an dem Dachhimmel montiert ist und nach Wunsch eine akustische Kontrolle bzw. einen akustischen Schutz gegenüber Brumm-, Quietsch- und Klappergeräuschen wie bei 96 gezeigt vorsieht. Die Polster können an einem Hauptkörper 12 oder anderen Komponenten des Dachhimmels befestigt sein. Alternativ hierzu können die Geräuschreduktionspolster auch in Vertiefungen ausgebildet werden, die in Fluidkommunikation mit Kanälen zum Ausbilden der Schaumglieder stehen, sodass sie durch dieselben Gießköpfe ausgebildet werden können, die auch zum Einspritzen von Schaum in die Kanäle zum Ausbilden der Glieder verwendet werden. Vorzugsweise werden wie in der bevorzugten Ausführungsform von 7 gezeigt die Geräuschreduktionsteile aus einem akustisch absorbierenden Schaum ausgebildet, wobei sie kleiner, dünner und damit weniger voluminös als andere Teile der Strukturglieder sein können, insbesondere wenn sie in Nachbarschaft zu oder innerhalb des durch die Schaumglieder gebildeten peripheren Rahmens ausgebildet werden.
Wenn die Dachhimmelanordnung 10 zu der in 4 gezeigten Schneidestation 40 transportiert wird, schneidet eine Computer-gesteuerte Wasserstrahl-Schneideeinrichtung 80 die Dachhimmelanordnung 10 zu. Das Zuschneiden kann das Schneiden von Öffnungen durch die Dachhimmelanordnung 10 zum Beispiel innerhalb des Komponentenbereichs 86 oder für die Kommunikation bzw. den Zugriff auf Verbindungselemente oder Anschlüsse der eingebetteten Verdrahtung umfassen. Die Steifigkeit und die dimensionale Stabilität entspricht vorzugsweise im wesentlichen der Endgröße bzw. dem Umriss der Dachhimmelanordnung 10, sodass die abzuschneidende Menge im Vergleich zu den Verfahren zum Ausbilden von Dachhimmeln aus dem Stand der Technik wesentlich reduziert wird. Die Dachhimmelanordnung 10 wird dann zu dem Einrichtungs-Montagestation 42 transportiert, wo die Installation von Einrichtungen wie etwa Kleiderhaken, Deckenleuchten, Drahtanschlüssen und Zierelementen abgeschlossen wird. Der Dachhimmel-Formling kann auch vor dem Formen und Einführen von Schaum zugeschnitten werden, insbesondere wenn die Verbindungselemente während des Formens in dem Dachhimmel geschützt werden können.
Im Folgenden wird auf 8 Bezug genommen, die eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeug-Deckensystems 150 einschließlich eines Dachhimmelanordnung 152 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Deckensystem 150 umfasst einen Heckscheibenwischer mit einem Spülsystem 154 sowie ein NVH-Polster 156. Das Scheibenspülsystem 154 sprüht ein Spülfluid 158 über eine Heckscheibe 160 des Fahrzeugs 162 und verwendet einen herkömmlichen Wischer 164, um die Scheibe 160 zu reinigen. Das NVH-Polster 156 minimiert Geräusche und kinetische Energie, die in den Innenraum 166 des Fahrzeugs 162 dringen. Das Scheibenwischsystem 154 umfasst eine Spülfluidleitung 168, die sich über eine Dachhimmelstruktur 170 des Dachhimmelanordnung 152 erstreckt. Die Spülfluidleitung 168 sowie die Laschen 172 des NVH-Polsters 156 sind in Schaumgliedern 174 der Dachhimmelstruktur 170 eingebettet. Die Dachhimmelstruktur 170 hält also die Spülfluidleitung 168 und das NVH-Polster 156.
Das Scheibenwischersystem 154 umfasst ein Spülfluidreservoir 180, das das Spülfluid 158 enthält. Das Spülfluid 158 wird durch die Spülfluidleitung 168 über eine Pumpe 182 zu der Heckscheibe 160 geführt. Die Spülfluidleitung 168 kann sich in den Wischer 164 erstrecken. Der Wischer 164 wird mittels eines Wischermotors 184 betrieben.
Die Spülfluidleitung 168 erstreckt sich entlang einer A-Säule 186 des Fahrzeugs 162 durch die Dachhimmelanordnung 152 nach oben und entlang einer C-Säule 188 des Fahrzeugs 162 nach unten zu dem Wischer 164. Die Spülfluidleitung 186 kann einem von verschiedenen Typen angehören und kann aus verschiedenen aus dem Stand der Technik bekannten Materialien ausgebildet sein. Es ist nur eine einzelne Spülfluidleitung gezeigt, wobei jedoch eine beliebige Anzahl derselben verwendet werden kann.
Auch das NVH-Polster 156 kann aus verschiedenen Materialien ausgebildet sein. Das NVH-Polster 156 kann zum Beispiel aus Gummi, Klebermaterial, Schaum, mastischen Materialien, plastischen Materialien, viskoelastischen Materialien oder anderen Materialien aus dem Stand der Technik sowie Kombinationen derselben ausgebildet sein. Das NVH-Polster 156 kann in der Form einer gepressten Filterpappe, eines faserigen Flusenschichtmaterials oder in anderer Form vorgesehen sein. Wie bei der Spülfluidleitung kann eine beliebige Anzahl von NVH-Polstern vorgesehen werden.
Das NVH-Polster 156 wird durch die Dachhimmelstruktur 170 über die Laschen 172 gehalten. Die Laschen 172 werden während der Ausbildung der Schaumglieder 174 in denselben eingebettet. Die Laschen 172 sind als ein Beispiel für das Einbetten von Teilen des NVH-Polsters 156 in den Schaumgliedern 174 gezeigt, wobei auch andere Teile des NVH-Polsters 156 in den Schaumgliedern 174 eingebettet werden können. Die Laschen 172 können aus dem gleichen oder einem anderen Material als das NVH-Polster 156 ausgebildet werden. Die Laschen 172 können einstückig mit dem NVH-Polster 156 ausgebildet werden oder können separat ausgebildet und an dem NVH-Polster 156 befestigt werden.
In 9 ist eine perspektivische Ansicht von unten einer Dachhimmelanordnung 152' gezeigt, die eine Sonnendachöffnung 200 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist. Die Dachhimmelanordnung 152' umfasst eine Spülfluidleitung 168' und eines oder mehrere NVH-Polster 156', die wenigstens teilweise in den Schaumgliedern 174' eingebettet sind. Die Schaumglieder 174' umfassen ein vorderes Glied 202, ein erstes mittleres Glied 204, ein zweites mittleres Glied 206 und ein Paar von hinteren Gliedabschnitten 208. Die Spülfluidleitung 168' erstreckt sich entlang einer Beifahrer- bzw. rechten Seite 210 der Dachhimmelanordnung 152'. Ein erstes NVH-Polster 212 ist zwischen dem zweiten mittleren Glied 206 und den hinteren Abschnitten 208 gezeigt. Ein zweites NVH-Polster kann zwischen dem vorderen Glied 202 und dem ersten mittleren Glied 204 wie durch die Strichlinien 214 angegeben verwendet werden. Die NVH-Polster 156' können eine beliebige Querschnittfläche der Dachhimmelanordnung 152' bedecken.
10 und 11 zeigen eine Ansicht von unten einer Dachhimmelanordnung 152'' und eine Ansicht von oben eines Formteils 220, wobei Konfigurationen einer Ausrichtungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt sind. Eine Spülfluidleitung der Dachhimmelanordnung 152'' wie etwa durch die Linien 222 gezeigt, kann an der Dachhimmelanordnung 152'' oder in einer Vertiefung 224 des Formteils 220 gehalten oder befestigt werden, bevor die Dachhimmelanordnung 152'' über dem Formteil 220 positioniert wird, um die Schaumglieder 174'' auszubilden. Die Spülfluidleitung kann wie oben vorgeschlagen mittels Ausrichtungszapfen 226 oder ähnlichem gehalten oder befestigt werden. Die Ausrichtungszapfen 226 können einem bestimmten Typ angehören, eine bestimmte Größe aufweisen und aus verschiedenen aus dem Stand der Technik bekannten Materialien ausgebildet werden. Die Ausrichtungseinrichtungen 226 können entweder mit der Dachhimmelanordnung 152'' bzw. mit einer Dachhimmelstruktur oder einem Hauptkörper derselben oder mit dem Formteil 220 verbunden werden und werden verwendet, um die Position der Spülfluidleitung während der Ausbildung der Schaumglieder 174'' aufrechtzuerhalten. Nach der Ausbildung und Aushärtung der Schaumglieder 174'' können die Ausrichtungseinrichtungen 226 in der Dachhimmelanordnung 152'' verbleiben oder entfernt werden. Die Ausrichtungseinrichtungen 226 sind hier als Ausrichtungszapfen gezeigt, wobei jedoch auch andere Ausrichtungseinrichtungen wie etwa Ausrichtungslaschen, -klammern, -schlaufen oder anderes verwendet werden können, mit denen die Positionen der Spülfluidleitung aufrechterhalten werden kann. Die Ausrichtungseinrichtungen 226 können auch verwendet werden, um die Ausrichtung der NVH-Polster wie etwa des NVH-Polsters 228 in der Dachhimmelanordnung 152'' aufrechtzuerhalten.
Die Ausrichtungseinrichtungen 226 können auch verwendet werden, um eine Position für eine Spülfluidleitung vorzusehen. Die Spülfluidleitung kann zwischen den Ausrichtungseinrichtungen 226 platziert und gehalten werden, wobei Schaum um die Spülfluidleitung herum vorgesehen wird, um dieselbe einzuschließen. Die Ausrichtungseinrichtungen 226 können auch die Ausrichtung der Spülfluidleitung zum Beispiel entlang der Vertiefung des Formteils 220 unterstützen.
Es wurden Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben, wobei diese Ausführungsform nicht alle möglichen Formen der Erfindung darstellen und beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Formulierungen sind beispielhaft und nicht einschränkend, wobei verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.

Claims

Fahrzeug-Dachhimmelanordnung, mit: wenigstens einer Strukturschicht, wenigstens einem Schaumglied, das mit der wenigstens einen Strukturschicht verbunden ist, und wenigstens einem NVH (Geräusch, Vibration, Härte)-Polster, das wenigstens teilweise in dem einen Schaumglied eingebettet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Dachhimmel-Strukturschicht umfasst: eine Stützschicht, und eine Substratschicht, die mit der Stützschicht verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Dachhimmel-Strukturschicht eine Deckschicht umfasst.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Dachhimmel-Strukturschicht eine Scrimschicht umfasst.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Schaumglied wenigstens einen Kanal umfasst, wobei wenigstens eine Spülfluidleitung in dem wenigstens einen Kanal vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Schaumglied die wenigstens eine Spülfluidleitung im wesentlichen einschließt.
Verfahren zum Ausbilden eines Fahrzeug-Dachhimmels, mit folgenden Schritten: Ausbilden eines Dachhimmelhauptkörpers, Positionieren des Dachhimmelhauptkörpers in einer Form mit wenigstens einer Vertiefung, Schließen der Form, Einführen von Schaum in die wenigstens eine Vertiefung, um wenigstens ein Schaumglied auszubilden, und Verbinden des wenigstens einen Schaumglieds mit dem Dachhimmelhauptkörper, und Einbetten von wenigstens einem Teil von wenigstens einem NVH-Polster in dem Schaum.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Ausbilden eines Dachhimmelhauptkörpers das Formen einer Stützschicht und einer Substratschicht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Positionieren des Dachhimmelhauptkörpers in einer Form das Einschließen einer Komponentenposition in der wenigstens einen Vertiefung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Einbetten von wenigstens einem Teil von wenigstens einem NVH-Polster in dem Schaum das Umgeben von wenigstens einer Lasche des wenigstens einen NVH-Polsters durch den Schaum umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, das weiterhin das Vorsehen des wenigstens einen NVH-Polsters über eine Querschnittfläche des Hauptkörpers zwischen dem wenigstens einen Schaumglied umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Vorsehen des wenigstens einen NVH-Polsters das Ausrichten von wenigstens einer Lasche des wenigstens einen NVH-Polsters an einer vorbestimmten Position in der wenigstens einen Vertiefung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Ausrichten der wenigstens einen Lasche das Anlegen des wenigstens einen NVH-Polsters gegen wenigstens eine Ausrichtungseinrichtung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Anlegen des wenigstens einen NVH-Polsters das Befestigen des wenigstens einen NVH-Polsters an dem Hauptkörper umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die wenigstens eine Vertiefung eine erste Vertiefung umfasst, die unabhängig von einer zweiten Vertiefung ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die wenigstens eine Vertiefung eine erste Vertiefung umfasst, die in einer Fluidkommunikation mit einer zweiten Vertiefung steht.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Einführen von Schaum in die wenigstens eine Vertiefung das Ausbilden von wenigstens einem Schaumpolster umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Einführen von Schaum in die wenigstens eine Vertiefung das gleichzeitige Einführen einer Vielzahl von Schaummaterialien umfasst.
Fahrzeug-Deckensystem, mit: wenigstens einer Dachhimmel-Strukturschicht, wenigstens einem Schaumglied, das mit der wenigstens einen Dachhimmel-Strukturschicht verbunden ist, und einer Vielzahl von NVH-Polstern, die wenigstens teilweise in dem wenigstens einen Schaumglied eingebettet sind.
System nach Anspruch 19, wobei die Vielzahl von NVH-Polstern umfasst: ein erstes NVH-Polster mit einem ersten Satz von Laschen, die in der wenigstens einen Vertiefung zwischen einem ersten Paar von Schaumgliedern eingebettet sind, und ein zweites NVH-Polster mit einem zweiten Satz von Laschen, die in der wenigstens einen Vertiefung zwischen einem zweiten Paar von Schaumgliedern eingebettet sind.