-
Hintergrund der Erfindung.
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitzrahmen, der aus
Strukturschaum besteht und einen Anbringungsflansch zum Anbringen
an einem Fahrzeug aufweist, sowie eine Fahrzeugsitzanordnung und
Verfahren zum Herstellen derselben.
-
2. Technischer Hintergrund
-
Die
meisten Fahrzeuge verfügen über eine zweite, und
in einigen Fällen, über eine dritte Reihe von
Sitzanordnungen. Die meisten Sitzanordnungen enthalten im Allgemeinen
drei Grundbestandteile:
- (a) einen Rahmen, mit
dem die Sitzanordnung getragen und an einem Körper, wie
beispielsweise einer Fahrzeug-Bodenwanne, angebracht wird;
- (b) ein Polster, das normalerweise aus Schaumstoff besteht und
den Rahmen bedeckt; und
- (c) Bezugmaterial, das das Polster bedeckt und eine strapazierfähige
Fläche zum Kontakt mit einem auf der Sitzanordnung Sitzenden
schafft.
-
Bei
herkömmlichen Fahrzeugsitzanordnungen werden normalerweise
ein Metallrahmen und Drähte zum Befestigen der Sitzanordnung
an dem Fahrzeug eingesetzt. Dadurch erhöht sich das Gewicht
erheblich, und der Herstellungsprozess wird kompliziert.
-
Dementsprechend
besteht ein Bedarf danach, eine Fahrzeugsitzanordnung zu schaffen,
die strukturell stabil und bequem ist und trotzdem leichter und
einfacher herzustellen ist als normale Sitzanordnungen.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Gemäß wenigstens
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrzeugsitzanordnung geschaffen.
In wenigstens einer Ausführungsform umfasst die Fahrzeugsitzanordnung
einen Sitzrahmen, der aus Strukturschaum besteht und einen Hauptkörperabschnitt
sowie wenigstens einen Anbringungsflansch aufweist, der von dem
Hauptkörperabschnitt nach unten vorsteht. Der Anbringungsflansch
kann über eine Presspassung an einer Fahrzeug-Bodenwanne
angebracht werden. Der Anbringungsflansch hat eine erste Dichte
und der Hauptkörperabschnitt hat eine zweite Dichte, die
niedriger ist als die erste Dichte. Die Fahrzeugsitzanordnung umfasst
des Weiteren ein Polster, das von dem Rahmen getragen wird. Das
Polster ist weicher als der Sitzrahmen. Die Fahrzeugsitzanordnung
umfasst des Weiteren ein Bezugmaterial, das über dem Polster
und dem Rahmen angeordnet ist.
-
In
wenigstens einer Ausführungsform umfasst der Hauptkörperabschnitt
einen Bereich minimaler Dichte, der von den Anbringungsflanschen
beabstandet ist, und einen Übergangsbereich, der sich zwischen
dem Bereich minimaler Dichte und dem Anbringungsflansch erstreckt.
-
In
einer weiteren Ausführungsform umfasst der wenigstens eine
Anbringungsflansch eine Vielzahl voneinander beabstandeter Anbringungsflansche,
wobei der Hauptkörperabschnitt wenigstens einen Bereich
minimaler Dichte umfasst, der von der Vielzahl der Anbringungsflansche
beabstandet ist, der Hauptkörperabschnitt des Weiteren
eine Vielzahl von Übergangsbereichen umfasst, und sich
jeder Übergangsbereich zwischen dem wenigstens einen Bereich
minimaler Dichte und einem entsprechenden der Anbringungsflansche
erstreckt.
-
Gemäß wenigstens
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrzeugsitzrahmen-Komponente
geschaffen. In wenigstens einer Ausführungsform umfasst
der Fahrzeugsitzrahmen einen Sitzrahmen, der aus Strukturschaum
besteht und einen Hauptkörperabschnitt sowie wenigstens
einen Anbringungsflansch aufweist, der von dem Hauptkörperabschnitt
nach unten vorsteht. Der Anbringungsflansch kann an einem Fahrzeug
angebracht werden und hat eine erste Dichte. Der Hauptkörperabschnitt
hat eine zweite Dichte, die niedriger ist als die erste Dichte.
Der Rahmen weist eine obere Fläche auf, die ein Schaumstoffpolster
tragen kann.
-
In
wenigstens einer Ausführungsform umfasst der Strukturschaum
expandiertes Polyolefin, das aus Partikeln aus expandiertem Polyolefin
besteht, und der Anbringungsflansch hat eine erste Partikeldichte
und der Hauptkörperabschnitt hat eine zweite Partikeldichte,
die niedriger ist als die erste Partikeldichte.
-
Gemäß wenigstens
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zum Herstellen einer Fahrzeugsitzanordnung geschaffen. In wenigstens
einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Herstellen
einer Fahrzeugsitzanordnung das Bereitstellen eines Sitzrahmens,
der aus Strukturschaum besteht und einen Hauptkörperabschnitt
sowie einen Anbringungsflansch aufweist, der von dem Hauptkörperabschnitt
nach unten vorsteht, wobei der Anbringungsflansch an einer Fahrzeug-Bodenwanne
angebracht werden kann. Der Anbringungsflansch hat eine erste Dichte,
und der Hauptkörperabschnitt hat eine zweite Dichte, wobei die
erste Dichte größer ist als die zweite Dichte.
Die unterschiedlichen Dichten werden erzeugt, indem eine erste Vielzahl
von Partikeln aus expandiertem Polyolefin mit einer ersten Partikeldichte
in ein Formwerkzeug zum Ausbilden des Anbringungsflansches eingeleitet
werden und eine zweite Vielzahl von Partikeln aus expandiertem Polyolefin,
die eine zweite Partikeldichte haben, in das Formwerkzeug zum Ausbilden
des Hauptkörperabschnitts eingeleitet werden. Das Verfahren
umfasst des Weiteren Auflegen eines Schaumstoffpolsters auf den
Rahmen und Anordnen eines Bezugmaterials über dem Polster und
dem Rahmen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist
eine als Schnitt ausgeführte schematische Seitenansicht
einer Fahrzeugsitzanordnung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist
eine schematische Perspektivansicht der in 1 dargestellten
Fahrzeugsitzanordnung;
-
3 ist
eine 1 ähnelnde Ansicht, die bestimmte Details
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
und
-
4 ist
ein schematisches Flussdiagramm, das eine Art der Herstellung eine
Komponente der Fahrzeugsitzanordnung gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
-
Ausführliche Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsform/en
-
Im
Folgenden werden, wie erforderlich, Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung im Detail offenbart. Es versteht sich jedoch,
dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft
für die Erfindung sind, die in verschiedenen alternativen Formen
ausgeführt werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise
maßstabsgerecht, einige Strukturen können vergrößert
oder verkleinert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen.
Daher sind spezielle strukturelle und, funktionelle Details, wie
sie hier offenbart werden, nicht als einschränkend zu betrachten,
sondern lediglich als veranschaulichende Basis für die
Ansprüche und/oder als veranschaulichende Basis, anhand
derer einem Fachmann vermittelt wird, wie die vorliegende Erfindung
auf verschiedene Weise eingesetzt werden kann.
-
Des
Weiteren sind, wenn nicht ausdrücklich anderweitig angemerkt,
alle numerischen Angaben in der Beschreibung und den Patentansprüchen
als um den Zusatz „ungefähr” ergänzt
zu betrachten, um die vorliegende Erfindung im weiteren Sinne zu
beschreiben. Im Allgemeinen wird die Umsetzung innerhalb der angegebenen
numerischen Grenzen bevorzugt. Des Weiteren impliziert, wenn nicht
ausdrücklich anders angegeben, die Beschreibung einer Gruppe
oder Klasse von Materialien als geeignet oder bevorzugt für
einen bestimmten Zweck im Zusammenhang mit der Erfindung, dass Mischungen von
beliebigen zwei oder mehr Elementen der Gruppe oder Klasse ebenfalls
geeignet sein oder bevorzugt werden können.
-
Wie
im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren zu sehen ist, in denen
in allen Zeichnungen durchgängig gleiche Bezugszeichen
verwendet werden, um gleiche Strukturen zu kennzeichnen, ist eine schematische
Fahrzeugsitzanordnung gemäß wenigstens einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in 1 allgemein
mit 10 dargestellt. Obwohl die Fahrzeugsitzanordnung 10 in 1 als
eine Schalen-Rücksitzanordnung dargestellt ist, versteht sich,
dass die Prinzipien der Erfindung auch auf andere Typen von Sitzanordnungen,
wie beispielsweise Sitzbank, Einzelsitz und andere Typen von Sitzanordnungen
angewendet werden können. Des Weiteren versteht sich, dass
die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auch auf andere Sitzreihen,
wie beispielsweise die vordere und die dritte Sitzreihe, angewendet
werden können. Es versteht sich des Weiteren, dass die
Prinzipien der vorliegenden Erfindung auch auf andere Konstruktionen
angewendet werden können, bei denen Schaumstoff ein Bestandteil
ist, so beispielsweise Sitzlehnen. Weiterhin versteht sich, dass
die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auf alle Typen von Fahrzeugsitzanordnungen
sowie auf Nicht-Fahrzeugsitzanordnungen angewendet werden können.
-
Die
Fahrzeugsitzanordnung 10 wird, wie in 1 gezeigt,
von einer Fahrzeug-Bodenwanne 12 getragen. Die Fahrzeugsitzanordnung 10 kann
auf jede beliebige geeignete Weise in der Bodenwanne 12 angebracht
werden. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Fahrzeugsitzanordnung 10 an anderen
Teilen des Fahrzeugs als der Bodenwanne oder zusätzlich
dazu beispielsweise an einem Fahrzeugkarosserierahmen (nicht dargestellt)
und/oder anderen Innenkomponenten, wie z. B. einer Mittelkonsole
oder einer Heckablage, befestigt werden.
-
Die
dargestellte Fahrzeugsitzanordnung 10 enthält
eine Sitzlehne, die allgemein mit 16 gekennzeichnet ist,
sowie eine untere Sitzanordnung, die allgemein mit 18 gekennzeichnet
ist. Wenigstens in der dargestellten Ausführungsform weisen
die Sitzlehne 16 und die untere Sitzanordnung 18 jeweils
einen Schaumstoff-Verbundkörper 20 auf, der mit
einem Bezugmaterial 22 überzogen ist. In der dargestellten Ausführungsform
hat der Schaumstoff-Verbundkörper 20 sowohl in
der Sitzlehne 16 als auch der unteren Sitzanordnung 18 den
gleichen Aufbau. Es versteht sich jedoch, dass sich der Polster-Verbundkörper 20 für
die Sitzlehne 16 von dem Polster-Verbundkörper 20 der
unteren Sitzanordnung 18 unterscheiden kann. Desgleichen
versteht sich, dass sich das Bezugmaterial 22 für
die Sitzlehne 16 von dem Bezugmaterial 22 für
die untere Sitzanordnung 18 unterscheiden kann.
-
Der
Polster-Verbundkörper 20 enthält, wie am
besten in 1 zu sehen ist, wenigstens in
der dargestellten Ausführungsform einen Rahmen 30 aus
Strukturpolymer sowie ein Polster 32, das über dem
Strukturrahmen 30 angeordnet ist. Der Polster-Verbundkörper 20 kann
wahlweise eine Komfortpolsterung (nicht dargestellt) enthalten,
die über dem Polster 32 angeordnet ist. In wenigstens
einer Ausführungsform wirken, wie weiter unten erläutert,
das Rahmenelement 30, das Polster 32, und, wenn
vorhanden, die optionale Komfortpolsterung so miteinander zusammen,
dass sie am Ende der Nutzungsdauer relativ einfach voneinander getrennt
werden können, oder sind auf diese Weise aneinander befestigt.
Wenn der Rahmen 30, das Polster 32 und die optional
vorhandene Komfortpolsterung aneinander befestigt werden, können
geeignete Befestigungsverfahren eingesetzt werden, so beispielsweise
Presspassung, Modifikationen des Oberflächenspannungswiderstandes,
Klemmen und/oder Klebstoff, so dass die Komponenten relativ einfach
getrennt werden können.
-
Der
Rahmen aus Polymer 30 weist einen Hauptkörperabschnitt 34 mit
einer oberen Fläche 36 und einer unteren Fläche 38 auf.
In der dargestellten Ausführungsform enthält der
Rahmen 30 ein Paar beabstandeter Anbringungsflansche 40,
die von der unteren Vorderseite 38 des Hauptkörperabschnitts 34 nach
unten vorstehen, sowie ein Paar beabstandeter, sich nach hinten
erstreckender Anbringungsträger 34, die sich von
der hinteren Rückseite 38 des Hauptkörperabschnitts 34 nach
hinten erstrecken.
-
In
wenigstens einer Ausführungsform hat der Hauptkörperabschnitt 34 eine
durchschnittliche Dicke t1 von 20 bis 400 mm, in einer anderen Ausführungsform
von 100 bis 325 mm, und in einer weiteren Ausführungsform
von 175 bis 275 mm. In wenigstens einer Ausführungsform
hat der Hauptkörperabschnitt 34 eine Länge
l1 von 400 bis 1400 mm, in einer anderen Ausführungsform
von 550 bis 1200 mm und in einer weiteren Ausführungsform
von 750 bis 1100 mm. In wenigstens einer Ausführungsform
hat der Hauptkörperabschnitt 34 eine durchschnittliche
Breite w1 von 300 bis 600 mm, in einer anderen Ausführungsform
von 350 bis 550 mm, und in einer weiteren Ausführungsform
von 400 bis 500 mm.
-
In
wenigstens einer Ausführungsform haben die vorderen Anbringungsflansche 40 unabhängig voneinander
jeweils eine Länge l2 von 10 bis 30 mm, in einer anderen
Ausführungsform von 12 bis 25 mm und in einer weiteren
Ausführungsform von 15 bis 23 mm. In wenigstens einer Ausführungsform
haben die vorderen Anbringungsflansche 40 unabhängig
voneinander jeweils eine Breite w2 von 20 bis 70 mm, in einer anderen
Ausführungsform von 25 bis 60 mm und in einer weiteren
Ausführungsform von 30 bis 50 mm. In wenigstens einer Ausführungsform
haben die vorderen Anbringungsflansche 40 unabhängig
voneinander jeweils eine durchschnittliche Dicke t2 von 20 bis 70
mm, in einer anderen Ausführungsform von 25 bis 60 mm und
in einer weiteren Ausführungsform von 30 bis 55 mm.
-
In
wenigstens einer Ausführungsform haben die hinteren Anbringungsträger 42 unabhängig
voneinander jeweils eine durchschnittliche Dicke t3 von 2 bis 40
mm, in einer anderen Ausführungsform von 5 bis 30 mm und
in einer weiteren Ausführungsform von 10 bis 25 mm. In
wenigstens einer Ausführungsform haben die hinteren Anbringungsträger 42 unabhängig
voneinander jeweils eine durchschnittliche Länge l3 von
20 bis 90 mm, in einer anderen Ausführungsform von 30 bis
80 mm und in einer weiteren Ausführungsform von 40 bis
70 mm. In wenigstens einer Ausführungsform haben die hinteren
Anbringungsträger 42 jeweils unabhängig
voneinander eine Breite w3 von 20 bis 70 mm, in einer anderen Ausführungsform
von 25 bis 60 mm und in einer weiteren Ausführungsform
von 30 bis 50 mm.
-
Obwohl
die dargestellte Ausführungsform ein Paar Anbringungsflansche 40,
die von der unteren Vorderseite 38 nach unten vorstehen,
sowie ein Paar Anbringungsträger 42 aufweist,
die sich von der hinteren Rückseite 38 des Rahmens 30 aus
erstrecken, versteht sich, dass die Anzahl, die Positionen, die
Größe und die Formen der Anbringungsflansche 40 und
der Träger 42 je nach Wunsch geändert
werden können.
-
Die
Fahrzeug-Bodenwanne 12 ist in der dargestellten Ausführungsform
so dargestellt, dass sie entsprechende Vertiefungen 50 und
Schlitze 52 zur Aufnahme der Flansche 40 bzw.
Träger 42 des Rahmens 30 zum Befestigen
des Rahmens 30 und damit der Sitzanordnung 10 an
dem Fahrzeug aufweist. Die Anbringungsflansche 40 und Träger 42 können
auf jede beliebige geeignete Weise in der Vertiefung 50 und
den Schlitzen 52 befestigt werden. Einige beispielhafte
geeignete Anbringungsverfahren schließen unter anderem
eine Presspassung, Klebstoff, Klemmen usw. ein. Des Weiteren versteht
sich, dass die Schlitze 52 weggelassen werden können,
so dass die hinteren Anbringungsträger 42 auf
andere Weise an der Fahrzeug-Bodenwanne 12 befestigt werden oder
einfach auf der Bodenwanne aufliegen könnten. Weiterhin
könnten die hinteren Anbringungsträger 42 auch
weggelassen werden, so dass die vorderen Anbringungsflansche 40 die
einzige bzw. primäre Befestigung des Rahmens 30 an
dem Fahrzeug sind.
-
Der
strukturelle Rahmen 30 kann aus jedem beliebigen geeigneten
Strukturschaummaterial bestehen. In wenigstens einer Ausführungsform
haben geeignete strukturelle Materialien eine Steifigkeit und/oder
Dichte, die höher als die von herkömmlichen Polyurethan-Schaumstoff.
Der Strukturschaumstoff kann beispielsweise eine Härte
haben, die in wenigstens einer Ausführungsform 50% bis
300% höher ist als die von herkömmlichem Polyurethanschaumstoff,
und in anderen Ausführungsformen 150 bis 225% höher
als die von herkömmlichem Polyurethanschaumstoff. In wenigstens
einer Ausführungsform haben geeignete Strukturschaummaterialien eine
Dichte von wenigsten 1,0 Pounds pro Kubikfuß (pounds per
cubicfoot – pcf) und weniger als 6,0 pcf, in den anderen
Ausführungsformen hingegen von 1,75 bis 4,5 pcf. Die Dichte
des Strukturschaummaterials kann entsprechend den ASTM-Testverfahren Nr.
D3574 gemessen werden.
-
In
wenigstens einer Ausführungsform haben geeignete strukturelle
Materialien eine Härte von 600 bis 1000 N/mm2 bei
wenigstens 75% Durchbiegung, in wenigstens einer anderen Ausführungsform
von 650 bis 900 N/mm2 und in wenigstens
einer weiteren Ausführungsform von 750 bis 900 N/mm2. Die Härte kann mit dem ASTM-Testverfahren
Nr. D3574 gemessen werden. In wenigstens einer Ausführungsform
haben geeignete strukturelle Materialien eine Druckfestigkeit von
20 bis 100 psi, in wenigstens einer anderen Ausführungsform
von 30 bis 80 psi und in wenigstens einer weiteren Ausführungsform
von 35 bis 65 psi, gemessen mit dem ASTM-Testverfahren Nr.
3574.
-
In
wenigstens einer Ausführungsform weist der Rahmen 30 mehrere
Zonen auf, die sich hinsichtlich struktureller Eigenschaften, wie
beispielsweise Dichte, Druckfestigkeit, Zugfestigkeit und/oder Biegefestigkeit,
unterscheiden. Wenigstens eine Ausführungsform der verschiedenen
Zonen des Rahmens aus Strukturpolymer 30 ist schematisch
in 3 dargestellt.
-
In
wenigstens einer Ausführungsform haben die Anbringungsflansche 40 und
die Anbringungsträger 42 im Allgemeinen die gleichen
strukturellen Eigenschaften. Ein erster Bereich, der die strukturellen Eigenschaften
jedes der Anbringungsflansche und -träger 40 und 42 veranschaulicht,
ist mit 64 gekennzeichnet. In wenigstens einer Ausführungsform
umfasst der erste Bereich im Wesentlichen den gesamten Anbringungsflansch
bzw. träger 40 und 42. Es versteht sich,
dass jeder erste Bereich auch unabhängig kleiner oder größer
sein kann als im Wesentlichen der gesamte Anbringungsflansch bzw.
-träger 40 und 42. Beispielsweise kann
wenigstens in bestimmten Ausführungsformen jeder erste
Bereich auf Basis des Volumens 0,25 bis 20% kleiner oder größer sein
als ein entsprechender Anbringungsflansch bzw. -träger 40 und 42,
in anderen Ausführungsformen 0,5 bis 10% und in weiteren
Ausführungsformen 0,1 bis 5%.
-
Der
Hauptkörperabschnitt 34 des Rahmens 30 weist
im Allgemeinen schwächere strukturelle Eigenschaften auf
als die Anbringungsflansche und -träger 40 und 42.
Die strukturellen Eigenschaften des Hauptkörperabschnitts
können, wie in der dargestellten Ausführungsform
gezeigt, im Allgemeinen in Abhängigkeit von dem Abstand
zu den Anbringungsflanschen und -trägern 40 und 42 variieren.
Der Großteil des Hauptkörperabschnitts 34 des
Rahmens 30 umfasst, wie mit 60 bezeichnet, einen
zweiten Bereich. Der Hauptkörperabschnitt 34 des
Rahmens weist, wie in der dargestellten Ausführungsform
gezeigt, des Weiteren Übergangsbereiche, wie sie mit 62 gekennzeichnet
sind, auf, die sich jeweils zwischen einem entsprechenden ersten
Bereich 64 und dem zweiten Bereich 60 erstrecken.
Obwohl in 3 nur zwei Übergangsbereiche 62 dargestellt
sind, versteht sich, dass die Anzahl und Position von Übergangsbereichen 62 je
nach Bedarf variieren kann. Der Übergangsbereich 62 hat
im Allgemeinen stärkere strukturelle Eigenschaften als
der zweite Bereich 60, jedoch schwächere als der
erste Bereich 64. In wenigstens einer Ausführungsform
kann jeder Übergangsbereich 62 auf Basis des Volumens
unabhängig 0,1 bis 7,5% des Hauptkörperabschnitts 34 des Rahmens
umfassen, in einer anderen Ausführungsform 0,25 bis 10%
und in einer weiteren Ausführungsform 0,5 bis 2,0%, wobei
der zweite Bereich 60 den Rest des Hauptkörperabschnitts
des Rahmens umfasst.
-
In
wenigstens einer Ausführungsform beträgt die Dichte
des ersten Bereichs 64 3,8 bis 11,1 pcf, in einer anderen
Ausführungsform 3,8 bis 5,6 pcf und in einer weiteren Ausführungsform
4,2 bis 5,0 pcf. In wenigstens einer Ausführungsform beträgt
die Druckfestigkeit (bei 75% Verformung) des ersten Bereichs 64 1,0
bis 2,25 MPa und in einer anderen Ausführungsform 1,25
bis 2,0 MPa. In wenigstens einer Ausführungsform beträgt
die Zugfestigkeit des ersten Bereichs 64 0,62 bis 1,10
MPa, und in einer anderen Ausführungsform 0,7 bis 0,9 MPa.
In wenigstens einer Ausführungsform beträgt die
Biegefestigkeit des ersten Bereichs 64 0,5 bis 1,30 MPa,
und in einer anderen Ausführungsform 0,70 bis 1,10 MPa.
-
Dichte,
Druckfestigkeit (bei 75% Verformung), Zugfestigkeit und Härte
können sämtlich mit ASTM-Testverfahren
Nr. D3574 gemessen werden. Die Biegefestigkeit kann mit ASTM-Testverfahren
Nr. D790 gemessen werden.
-
In
wenigstens einer Ausführungsform beträgt die Dichte
des zweiten Bereiches 60 1,0 bis 1,9 pcf und in einer anderen
Ausführungsform 1,2 bis 1,75 pcf. In wenigstens einer Ausführungsform
beträgt die Druckfestigkeit (bei 75% Verformung) des zweiten Bereiches 60 0,25
bis 0,40 MPa und in einer anderen Ausführungsform 0,28
bis 0,38 MPa. In wenigstens einer Ausführungsform beträgt
die Zugfestigkeit des zweiten Bereiches 60 0,2 bis 0,37
MPa und in einer anderen Ausführungsform 0,25 bis 0,35
MPa. In wenigstens einer Ausführungsform beträgt
die Biegefestigkeit des zweiten Bereiches 60 0,15 bis 0,37 MPa
und in einer anderen Ausführungsform 0,20 bis 0,33 MPa.
-
In
wenigstens einer Ausführungsform beträgt die Dichte
des Übergangsbereiches 62 2,0 bis 3,75 pcf und
in einer anderen Ausführungsform 2,25 bis 3,0 pcf. In wenigstens
einer Ausführungsform beträgt die Zugfestigkeit
(bei 75% Verformung) des Übergangsbereiches 62 0,41
bis 0,90 MPa und in einer anderen Ausführungsform 0,55
bis 0,80 MPa. In wenigstens einer Ausführungsform beträgt
die Zugfestigkeit des Übergangsbereiches 62 0,38
bis 0,61 MPa und in einer anderen Ausführungsform 0,42
bis 0,50 MPa. In wenigstens einer Ausführungsform beträgt die
Biegefestigkeit des Übergangsbereiches 62 0,38 bis
0,65 MPA und in einer anderen Ausführungsform 0,45 bis
0,60 MPa.
-
In
wenigstens einer Ausführungsform umfasst der strukturelle
Rahmen 30 eine geformte Schicht aus expandiertem Polyolefin
(EPO). Zu geeigneten Beispielen für expandiertes Polyolefin (EPO)
gehören, ohne dass dies eine Einschränkung darstellt,
expandiertes Polyethylen (EPE), expandiertes Polypropylen (EPP),
expandiertes Polybutylen (EPB) und Copolymere von Ethylen, Propylen,
Butylen, 1,3-Butadien oder anderen Olefin-Monomeren, wie beispielsweise α-Olefin-Monomeren
mit 5-18 Kohlenstoffatomen, und/oder Cycloalkylen-Monomeren, wie
beispielsweise Cyclohexan, Cyclopenten, Cyclohexadien, Norbonen
und aromatisch substituierte Olefine, wie beispielsweise Styrol, α-Methylstyrol,
Paramethylstyrol und dergleichen.
-
In
wenigstens einer speziellen bevorzugten Ausführungsform
handelt es sich bei dem EPO um expandiertes Polypropylen (EPP) und
seine Copolymere mit Ethylen, Propylen und Butylen. Jedes beliebige
geeignete EPP kann eingesetzt werden, in wenigstens einer Ausführungsform
schließen jedoch geeignete EPP ARPRO® EPP,
das von JSP International bezogen werden kann, sowie EPP ein, das
von Kaneka bezogen werden kann, wobei dies jedoch keine Einschränkung
darstellt.
-
Expandierte
Polyolefine können mit einem Prozess zum Ausbilden expandierter
Partikel gefertigt werden, bei dem relativ kleine einheitliche Partikel aus
Polymer hergestellt werden, die ein Gas enthalten, das genutzt wird,
um Aufblasen während des Ausbildungsprozesses zu bewirken.
Das am häufigsten eingesetzte Gas ist Luft, obwohl andere
Gase einschließlich Flüssigkeiten mit niedrigem
Siedepunkt eingesetzt werden können, die Gase bei den Formtemperaturen
erzeugen. Zu geeigneten Gasen gehören, ohne dass dies eine
Einschränkung darstellt, Luft, Stickstoff, Kohlendioxid,
Penten und dergleichen.
-
Das
expandierte Polymer kann über jeden beliebigen Formprozess,
wie beispielsweise Einwirken von Dampf in einer Form, dem sogenannten „Steam-Chest-Molding” zu
dem strukturellen Rahmen geformt werden. In 4 ist ein
beispielhaftes Verfahren zum Ausbilden des Rahmens dargestellt. Das
Polyolefin wird vorzugsweise durch in Schritt 70 dargestellte
Extrusion zu Minipellets geschaffen und später zu in 72 gezeigten Partikeln geformt. Die Partikel
werden dann in Schritt 74 in den geformten Rahmen 30 eingegeben.
In diesem Schritt wird ein Formwerkzeug 76 bereitgestellt,
und die Partikel werden darin angeordnet. Dampf wird in das Werkzeug 76 eingeleitet,
so dass die Partikel aneinander haften und den strukturellen Rahmen
aus expandiertem Polyolefin bilden.
-
Um
die Flansche 40, die Träger 42 und, wenn
vorhanden, die Übergangsbereiche 62 zu formen,
können verschiedene Verfahren eingesetzt werden. In wenigstens
einer Ausführungsform können durch Trennen von
Partikeln verschiedener Dichte und/oder Größe
die verschiedenen Bereiche des Rahmens 30 geschaffen werden,
die unterschiedliche strukturelle Eigenschaften aufweisen. In wenigstens
einer Ausführungsform haben die zum Ausbilden der/des ersten
Bereiche/s 64 verwendeten Partikel eine Partikeldichte,
die höher ist als die der Partikel, die zum Ausbilden des
Hauptkörperabschnitts 34 des Rahmens 30 verwendet
werden. Des Weiteren haben in wenigstens einer Ausführungsform
die Partikel, die zum Ausbilden der/des Übergangsbereiche/s 62 eingesetzt
werden, eine Partikeldichte, die höher ist als die der
Partikel, die zum Ausbilden des zweiten Bereiches 60 eingesetzt
werden, jedoch niedriger als die der Partikel, die den/die Bereich/e 64 bilden.
Es können verschiedene Verfahren zum Trennen von Partikeln
unterschiedlicher Dichte und/oder Größe eingesetzt
werden. Beispielsweise sind Platten 80 schematisch dargestellt,
die expandierte Partikel unterschiedlicher Dichte und/oder Größe
auseinander halten, um die separaten Bereiche, d. h. den ersten,
den zweiten, und, wenn vorhanden, die Übergangsbereiche 64, 60 und 62 auszubilden.
Als Alternative dazu könnten andere Trennmethoden eingesetzt
werden. Beispielsweise könnten die verschiedenen Dichten
und/oder Größen expandierter Partikel getrennt
werden, indem der verschiedenen Dichten und/oder Größen
der expandierten Partikel separat über Fallbefüllung
eingefüllt werden. Des Weiteren können auch ein
Vakuum oder statische Elektrizität genutzt werden, um die
verschiedenen Partikeldichten und/oder -größen
zu trennen.
-
Des
Weiteren können, um die Dichte, Festigkeit und Härte
der Bereiche zu ändern, mehrere Eigenschaften des geformten
Teils geändert werden. Beispielsweise können,
wie oben erläutert, die einströmenden Partikel
unterschiedliche Größe haben, wodurch es zu einem
Unterschied der Anzahl von Grenzflächen (beispielsweise
Klebebindungslinien zwischen Partikeln) zwischen den Partikeln kommt, so
dass die Festigkeit und Härte zunehmen. Des Weiteren kann
die Dichte der Partikel vor dem Formen variieren, wie auch die Dichte
der Partikel, die die verschiedenen Bereiche des geformten Teils
bilden. Zum Beispiel können für jeden Bereich
Partikel mit einer anderen Dichte (und auch Größe)
in verschiedenen Bereichen des Formwerkzeugs angeordnet werden.
Die Bereiche höherer Dichte außerhalb des Teils
sind normalerweise am festesten ausgeführt.
-
In
anderen Ausführungsformen können dem Partikelgemisch
andere Materialien beigesetzt werden, so beispielsweise nicht expandiertes
reines Polypropylen (wie beispielsweise amorphes Polypropylen mit
einer Dichte von 860 g/l, kristallines Polypropylen mit einer Dichte
von 950 g/l sowie Gemische derselben), Recycling-Polypropylen, das
aus EPP-Teilen wiedergewonnen wird, frisch hergestelltes Polypropylen
und andere Polymere, um die Dichte der Bereiche zu ändern.
Diese Materialien können sich dann zwischen den Partikeln
befinden, um die Hafteigenschaften zu verbessern und Festigkeit
und Härte der Bereiche zu variieren.
-
Des
Weiteren kann die Zeit variieren, über die das Teil in
dem Werkzeug beim Formen mit Dampf erhitzt wird, und es können
andere Mittel, wie beispielsweise Vakuum und mechanischer Druck (hydraulisch
und pneumatisch), eingesetzt werden, um den Innendruck des Werkzeugs
zu erhöhen.
-
In
wenigstens einer Ausführungsform haben die geformten Partikel
in dem/den ersten Bereichen 64 eine Partikeldichte von
60 bis 180 g/l, in anderen Ausführungsformen von 60 bis
90 g/l und in weiteren Ausführungsformen von 65 bis 82
g/l. In wenigstens, Ausführungsform haben die geformten
Partikel in dem zweiten Bereich 60 eine Partikeldichte
von 10 bis 59 g/l und in anderen Ausführungsformen von
25 bis 45 g/l.
-
Wenn
der Hauptkörperabschnitt 34 einen oder mehrere Übergangsbereich/e 62 aufweist,
haben die geformten Partikel in dem zweiten Bereich 60 in
wenigstens einer Ausführungsform eine Partikeldichte von
10 bis 29 g/l, und in anderen Ausführungsformen von 15
bis 25 g/l. In wenigstens einer Ausführungsform haben die
geformten Partikel in dem/den Übergangsbereich/en eine
Partikeldichte von 30 bis 59 g/l, und in anderen Ausführungsformen
von 35 bis 50 g/l.
-
Das
Polster 32 kann jedes beliebige geeignete Polstermaterial,
wie beispielsweise geeignetes elastisches Polymer, umfassen. In
wenigstens einer Ausführungsform haben geeignete Polstermaterialien
eine Dichte von 1,5 bis 4,5 pcf, in einer anderen Ausführungsform
von 2,0 bis 3,75 pcf und in weiteren Ausführungsformen
von 2,7 bis 3,0 pcf. Die Dichte des Polstermaterials kann mit dem ASTM-Testverfahren
Nr. D3574 gemessen werden. In wenigstens einer Ausführungsform
haben geeignete Polstermaterialien eine Härte von 175 bis
400 N/mm2 bei 75% Biegung, in anderen Ausführungsformen
von 225 bis 350 N/mm2 und in weiteren Ausführungsformen
von 275 bis 325 N/mm2. Die Härte
des Polsters kann mit ASTM-Testverfahren Nr. D3574 gemessen
werden. In wenigstens einer Ausführungsform haben geeignete
Polstermaterialien eine Hysterese von 18 bis 30 KPa, in anderen
Ausführungsformen von 20 bis 28 KPa und in weiteren Ausführungsformen
von 23–26 KPa. Die Hysterese des Polstermaterials kann
mit dem ASTM-Testverfahren Nr. D3574 gemessen werden.
-
In
wenigstens einigen Ausführungsformen umfasst das Polstermaterial
herkömmlichen Polyurethanschaumstoff, Schaumstoff auf Soja-Basis,
Silikon, thermoplastische Olefine, thermoplastische Urethane und/oder
expandierte Polyurethane auf Erdölbasis und dergleichen.
In anderen Ausführungsformen könnte das Polstermaterial
ein Vliesmaterial, so beispielsweise aus Polyester, Nylon oder Naturfasern,
sein. In wenigstens einer Ausführungsform wird Polyurethan
auf Sojabasis aufgrund seiner umweltfreundlichen Eigenschaften bevorzugt.
Polyurethan auf Sojabasis kann mit beliebigen geeigneten Polyolen
auf Sojabasis hergestellt werden, so beispielsweise denjenigen,
die von Bayer, Urethane Soy Systems und Dow Chemical bezogen werden
können. Jedes beliebige geeignete Polyurethan auf Sojabasis kann
eingesetzt werden, in wenigstens einer Ausführungsform
jedoch gehören zu geeigneten Polyurethanen auf Sojabasis,
ohne dass dies notwendigerweise eine Einschränkung darstellt,
diejenigen, die von Woodbridge Foam and Renosol bezogen werden können.
Das Polster 32 kann jede beliebige Größe und
Form haben, in wenigstens einer Ausführungsform jedoch
hat das Polster 32 eine durchschnittliche Dicke von 20
bis 100 mm, in wenigstens einer anderen Ausführungsform
von 30 bis 70 mm und in weiteren Ausführungsformen von
40 bis 60 mm.
-
Wenn
eine Komfortpolsterung vorhanden ist, kann sie jede beliebige geeignete
Komfortschicht bzw. Polsterung umfassen und kann aus jedem beliebigen
geeigneten Material bestehen, das haptisch angenehm ist und weich
federt, wenn die Sitzanordnung 10 bei Benutzung durchgebogen
wird. Eine Komfortpolsterung ist optional vorhanden, wenn das Polster 32,
gemessen mit dem ASTM-Testverfahren Nr. D3574,
eine Dichte über 1,25 pcf hat und/oder eine Harte von über
300 N/mm2 bei einer Verdichtung von 50%,
gemessen mit dem ASTM-Testverfahren Nr. D3574.
Eine Komfortpolsterung kann eine Lage aus relativ weichem Material
umfassen, so beispielsweise einen Schaumstoff geringer Härte
oder eine Polsterung aus Vlies-Fasermaterialien oder eine Polsterung
aus Polyester, Nylon oder Vliesfasern. Es versteht sich, dass der
strukturelle Rahmen 30, das Polster 32, und, wenn
vorhanden, die Komfortpolsterung jede beliebige geeignete Ausführung,
Form und Größe haben können.
-
Die
Fahrzeugsitzanordnung 10 enthält, wie oben erläutert,
des Weiteren Bezugmaterial 22, das so eingerichtet ist,
dass es mit dem Polster-Verbundkörper 20 abdeckend
in Kontakt kommt. Das Bezugmaterial 22 kann jedes beliebige
in der Technik bekannte Material einschließen. Zu einigen
der bekannten Materialien gehören beispielsweise Gewebe,
Leder oder Polymere, die ausreichende Qualität und Dicke
zum Einsatz als Sitzpolster aufweisen. Polymer-Bezugmaterialien
können ein flexibles, geschlossenzelliges Polymer-Überzugmaterial
einschließen, so beispielsweise Polyvinyl, Polyvinylchlorid
(PVC), Polyester, Nylon, thermoplastisches Olefin (TPO) oder thermoplastisches
Urethan (TPU). Zu weiteren Materialien für den Einsatz
als Bezugmaterial 22 können eine Schaumunterschicht
(nicht dargestellt, in der Technik jedoch allgemein bekannt) gehören,
die aus einer Vielzahl von Polymer-Schaumstoffmaterialien hergestellt
werden kann. Die Schaumunterschicht kann beispielsweise aus Polyethylen, Polypropylen,
Polyurethan oder einem Polystyrol-Schaumstoff bestehen. Wahlweise
kann ein Gewebe- bzw. Verstärkungsmaterial (nicht dargestellt, in
der Technik jedoch allgemein bekannt), wie beispielsweise Glasfaser,
Nylon, Polyester oder Naturfasern, auf die Schaumunterschicht bzw.
die Rückseite des Bezugmaterials 22 aufgebracht
werden, um die Festigkeit zu erhöhen, ohne die Steifigkeit
zu verstärken.
-
In
wenigstens bestimmten Ausführungsformen sind der Rahmen 30,
das Polster 32, wenn vorhanden, die Komfortpolsterung und
das Bezugmaterial 22 so ausgeführt, dass sie leicht
zusammengesetzt und getrennt werden können, um das Zusammensetzen
und das Trennen am Ende der Lebensdauer zum Recyceln zu erleichtern.
In wenigstens einer Ausführungsform sind der Rahmen 30 und
das Polster 32 nicht mit geeigneten mechanischen Befestigungsmitteln
aneinander befestigt. Bei dieser Ausführungsform wird das
Polster 32 auf den Rahmen 30 aufgesetzt, und beide
werden durch das darüber liegende Bezugmaterial 22 zusammengehalten.
In anderen Ausführungsformen können der Rahmen 30 und
das Polster 32 mechanische Befestigungskomponenten aufweisen,
so beispielsweise Klebstoff und/oder Klammern, um zusammenzuhalten.
-
Um
bei der Fahrzeugsitzanordnung 10 die Umweltfreundlichkeit
zu berücksichtigen, sollte eine Klebeschicht, die eingesetzt
wird, kompatibel mit dem Rahmen 30 und/oder dem Polster 32 sein,
um das Recycling zu erleichtern. Beispielsweise kann ein Klebstoff
auf Polyesterbasis eingesetzt werden, um Polyesterbezug 22 an
einem Vlies-Polyesterpolster 32 anzukleben und so einen
gemeinsamen Polymergehalt in dieser Schicht zu erhalten. Desgleichen könnten,
wenn Anbringungsklemmen bei einem Polyurethanpolster eingesetzt
werden, diese aus thermoplastischem Polyurethan (TPU) geformt werden, um
wiederum einen einheitlichen Polymergehalt in der Schicht zu erhalten.
Bei Trennung könnten die TPU-Quellen in der tragenden Polyurethanschicht verbleiben.
-
Die
Fahrzeugsitzanordnung 10 der vorliegenden Erfindung kann,
wie oben erläutert, leicht recycelt werden. Dabei können
der Rahmen 30 und das Polster 32 auf einfache
und unkomplizierte Weise leicht voneinander und von dem Bezugmaterial 22 getrennt
werden. Beispielsweise können der Rahmen 30 und
das Polster 32 problemlos getrennt und auf separaten Wegen
recycelt werden.
-
Obwohl
Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben
worden sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle
möglichen Formen der Erfindung darstellen und beschreiben.
Vielmehr sind die in der Patentbeschreibung verwendeten Formulierungen
beschreibende und keine beschränkenden Formulierungen,
und es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen vorgenommen
werden können, ohne vom Geist und vom Schutzumfang der Erfindung
abzuweichen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - ASTM-Testverfahren
Nr. D3574 [0027]
- - ASTM-Testverfahren Nr. D3574 [0028]
- - ASTM-Testverfahren Nr. 3574 [0028]
- - ASTM-Testverfahren Nr. D3574 [0033]
- - ASTM-Testverfahren Nr. D790 [0033]
- - ASTM-Testverfahren Nr. D3574 [0046]
- - ASTM-Testverfahren Nr. D3574 [0046]
- - ASTM-Testverfahren Nr. D3574 [0046]
- - ASTM-Testverfahren Nr. D3574 [0048]
- - ASTM-Testverfahren Nr. D3574 [0048]
