DE102020200027A1 - Plastic structure, in particular armrest structure with an integrated force absorption element - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kunststoffstruktur (100), insbesondere eine Armlehnenstruktur umfassend, ein Basis-Strukturteil (1) aus einem faserverstärktem Kunststoffmaterial und mindestens ein riemenartiges Kraftaufnahmeelement (2) aus einem faserverstärktem Kunststoffmaterial, welches einen Obertrum (2A) und einen Untertrum (2B) bildet. Obertrum (2A) und Untertrum (2B) sind entlang einer Biegelinie (Bx, By,Bz) des Basis-Strukturteiles (1) orientiert angeordnet, wobei das riemenartige Kraftaufnahmeelement (2) in dem Kunststoffmaterial des Basis-Strukturteiles (1) integriert angeordnet ist.The invention relates to a plastic structure (100), in particular comprising an armrest structure, a basic structural part (1) made of a fiber-reinforced plastic material and at least one belt-like force-absorbing element (2) made of a fiber-reinforced plastic material, which has an upper run (2A) and a lower run (2B) forms. The upper run (2A) and lower run (2B) are oriented along a bending line (Bx, By, Bz) of the basic structural part (1), the belt-like force-absorbing element (2) being arranged integrated in the plastic material of the basic structural part (1) .
Description
Die Erfindung betrifft eine Kunststoffstruktur, insbesondere eine Armlehnenstruktur mit integriertem Kraftaufnahmeelement.The invention relates to a plastic structure, in particular an armrest structure with an integrated force-absorbing element.
Zum Stand der Technik gehören, gemäß der Darstellung in
Solche herkömmlichen Armlehnen werden als Armlehnen oder darunter liegende Konsole oder als Armlehnen, die auf Konsolen angeordnet sind, ausgebildet, wobei die Armlehne dann auf der jeweiligen Konsole (die unterschiedliche Bauformen aufweist) einen Deckel ausbildet.Such conventional armrests are designed as armrests or underlying console or as armrests which are arranged on consoles, the armrest then forming a cover on the respective console (which has different designs).
Die herkömmliche Armlehnenstruktur
Bekannt sind auch ferner Armlehnenstrukturen, bei denen das Stahlskelett teilweise oder vollständig durch andere Materialien ersetzt worden ist.Armrest structures are also known in which the steel skeleton has been partially or completely replaced by other materials.
Gemäß der Druckschrift
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Armlehnenstruktur zu schaffen, die insbesondere preiswert herstellbar ist, über nur geringes Gewicht verfügt, und in die gemäß den Vorgaben ausreichend große Kräfte eingeleitet werden können, die bisher nur durch den strukturellen Aufbau der herkömmlichen Stahlskelettarmlehnen gewährleistet werden konnten.The invention is based on the object of creating an improved armrest structure, which is particularly inexpensive to manufacture, is only light in weight, and into which, according to the specifications, sufficiently large forces can be introduced that were previously only guaranteed by the structural design of the conventional steel skeleton armrests could.
Die erfindungsgemäße Kunststoffstruktur, insbesondere eine Armlehnenstruktur umfasst,
- • mindestens ein Basis-Strukturteil aus einem faserverstärktem Kunststoffmaterial und
- • mindestens ein riemenartiges Kraftaufnahmeelement aus einem faserverstärktem Kunststoffmaterial, welches einen Obertrum und einen Untertrum bildet,
- • wobei das mindestens eine riemenartige Kraftaufnahmeelement, von einem Fixierelement an einem vorgebaren Fixpunkt ausgehend, an mindestens einem Umlenkpunkt mittels mindestens einem am/im Basis-Strukturteil angeordneten Umlenkelement, das aus einem Metall und/oder einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist, umgelenkt wird,
- • wobei das mindestens eine Umlenkelement am/im Basis-Strukturteil derart positioniert ist, dass Obertrum und Untertrum entlang einer Biegelinie des Basis-Strukturteiles orientiert angeordnet sind,
- • wobei das riemenartige Kraftaufnahmeelement in dem Kunststoffmaterial des Basis-Strukturteiles integriert angeordnet ist.
- • At least one basic structural part made of a fiber-reinforced plastic material and
- • at least one belt-like force-absorbing element made of a fiber-reinforced plastic material, which forms an upper run and a lower run,
- • wherein the at least one belt-like force-absorbing element, starting from a fixing element at a predeterminable fixed point, is deflected at at least one deflection point by means of at least one deflection element arranged on / in the basic structural part, which is formed from a metal and / or a plastic material,
- • wherein the at least one deflection element is positioned on / in the basic structural part in such a way that the upper run and lower run are arranged oriented along a bending line of the basic structural part,
- • wherein the belt-like force-absorbing element is arranged integrated in the plastic material of the basic structural part.
Bevorzugte Ausgestaltungen sind in der Beschreibung näher erläutert und sind in den Unteransprüchen vermerkt.Preferred configurations are explained in more detail in the description and are noted in the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer herkömmlichen Struktur, insbesondere einer Armlehnenstruktur; -
2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kunststoffstruktur, insbesondere einer Armlehnenstruktur, wobei die Basisstruktur transparent dargestellt ist; -
3 eine perspektivische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Kunststoffstruktur, insbesondere der Armlehnenstruktur mit Blick auf eine Schnittfläche, wobei die Basisstruktur transparent dargestellt ist; -
4 eine perspektivische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Kunststoffstruktur, insbesondere der Armlehnenstruktur mit Blick auf die der Schnittfläche gemäß3 gegenüberliegende Außenfläche der Armlehnenstruktur; -
5A eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kraftaufnahmeelementes der Kunststoffstruktur in einer ersten Ausführungsform; -
5B eine Vorrichtung gemäß5A mit dem Kraftaufnahmeelement; -
5C eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kraftaufnahmeelementes der Kunststoffstruktur in einer zweiten Ausführungsform; -
6 das Kraftaufnahmeelement in einer Einzeldarstellung in einer Seitenansicht; und -
7 eine schematische Darstellung der Herstellungsschritte zur Herstellung der Kunststoffstruktur, insbesondere der Armlehnenstruktur mittels eines Prozess-Schaubildes.
-
1 an exploded perspective view of a conventional structure, in particular an armrest structure; -
2 a perspective view of a plastic structure according to the invention, in particular an armrest structure, the base structure being shown as transparent; -
3 a perspective sectional view of the plastic structure according to the invention, in particular the armrest structure with a view of a cut surface, the basic structure being shown transparently; -
4th a perspective sectional view of the plastic structure according to the invention, in particular the armrest structure with a view of that of the cut surface according to3 opposite outer surface of the armrest structure; -
5A a device for producing a force absorbing element of the plastic structure in a first embodiment; -
5B a device according to5A with the force absorbing element; -
5C a device for producing a force absorbing element of the plastic structure in a second embodiment; -
6th the force absorbing element in an individual representation in a side view; and -
7th a schematic representation of the manufacturing steps for manufacturing the plastic structure, in particular the armrest structure by means of a process diagram.
Für die Zwecke der Beschreibung soll eine horizontale Richtung der Armlehnenstruktur mit „x“ bezeichnet werden. Mit „y“ wird die Richtung in der Horizontalen orthogonal zur x-Richtung bezeichnet, und mit „z“ wird die Richtung in der Vertikalen der Armlehnenstruktur orthogonal zur x-Richtung bezeichnet. Innerhalb aller Figuren werden nachfolgend die gleichen Bezugszeichen für gleiche Bauteile verwendet, wobei gegebenenfalls nicht in jeder Figur erneut alle bereits vorgestellten Bauteile anhand der Bezugszeichen nochmals erläutert werden.For the purposes of the description, a horizontal direction of the armrest structure shall be denoted by “x”. "Y" denotes the horizontal direction orthogonal to the x-direction, and "z" denotes the vertical direction of the armrest structure orthogonal to the x-direction. In the following, the same reference symbols are used for the same components within all the figures, although not all components already presented are explained again in each figure with the aid of the reference symbols.
Die
Die
Die Armlehnenstruktur
Wird ein durch die Armlehnenstruktur
Gemäß der Darstellung in den Figuren sind im Ausführungsbeispiel beidseitig, (erfindungsgemäß mindestens auf einer Seite) seitlich auskragende Achsenelemente
Dargestellt ist ferner eine Anschlagachse
Die Anschlagelemente
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das durch die Armlehnenstruktur
Aus Kosten- und Gewichtsgründen werden bevorzugt nur die seitlich aus der Armlehnenstruktur
Die beiden Achsenelemente
Im Ausführungsbeispiel sind auf jeder Seite des Trägers
Die Buchsen
Die zuvor erläuterten Vorkehrungen dienen zur Anordnung eines Kraftaufnahmeelementes
Das Kraftaufnahmeelement
Der Riemen, insbesondere der Spannriemen
Der Spannriemen
Mit anderen Worten, der Spannriemen
Materialseitig ist vorgesehen, dass die Achsenelemente
Der Träger
Es wird bevorzugt ein faserverstärkter Kunststoff verwendet, der in einem dafür vorgesehenen, die Kontur des Trägers
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich um Basalt-, Natur-, Aramid-, Carbon- oder Glasfasern.In a preferred embodiment of the invention, it is basalt, natural, aramid, carbon or glass fibers.
Durch die Integration der Bauteile
Die
Die
Die Erfindung sieht folgende Herstellung des spannbaren Riemens
Der Riemen
Der Riemen
Stäbe und Strings werden auch als Rod's bezeichnet und sind in
Die Riemen, insbesondere das zur Herstellung des Riemens
Ein Granulat
Vorgesehen ist, dass die Herstellung des Granulats
Vorzugsweise sind die Riemen
Es versteht sich, dass grundsätzlich auch andere Materialien und Materialkombinationen möglich sind.It goes without saying that, in principle, other materials and material combinations are also possible.
Die zuvor beschriebene Materialgleichheit (Sortenreinheit) des Materials des Riemens
Während der Herstellung der Armlehnenstruktur
Beim Recycling liegen dann gemäß der Erfindung, abgesehen von dem metallischen Material der Achsenelemente
Erfindungsgemäß können die Riemen, die auch als Verstärkungsschlaufen bezeichnet werden, auf verschiedene Art und Weise hergestellt werden.According to the invention, the belts, which are also referred to as reinforcement loops, can be produced in various ways.
Wie oben erläutert, liegt als Vorprodukt ein Stab oder ein String vor, daraus wird eine Schlaufe beziehungsweise ein Riemen
Das enthaltene Fasermaterial wird miterwärmt, erreichen jedoch ihre Schmelztemperatur nicht. Sie sind aufgrund ihrer Flexibilität ebenfalls verformbar und werden zusammen mit dem thermoplastischen Kunststoff in die gewünschte Form, insbesondere Riemenform gebracht.The fiber material contained is heated at the same time, but does not reach its melting temperature. Due to their flexibility, they are also deformable and are brought into the desired shape, in particular belt shape, together with the thermoplastic material.
Vorgesehen ist, dass ein Stab oder ein String während der Kunststoff in diesem (ver-)formbaren Temperaturbereich liegt, mittels einer Vorrichtung
Im Ausführungsbeispiel wird die gewünschte Riemenkontur, insbesondere Riemeninnenkontur dadurch erzeugt, indem der Stab oder der String über mindestens ein Umlenkelement, im Ausführungsbeispiel über mehrere Umlenkelemente
Die Umlenkelemente
Dabei wird der Riemen
Alternativ kann der Riemen
In
Die spezifische Ausgestaltung der Riemen, insbesondere die Anzahl der Wicklungen hängt von der Bauteilgeometrie und den Anforderungen an die zu übertragenden Kräfte ab.The specific design of the belt, in particular the number of windings, depends on the component geometry and the requirements placed on the forces to be transmitted.
Bevorzugt werden beispielsweise bis zu zwanzig Wicklungen vorgesehen, wobei in den meisten Anwendungsfällen zwischen fünf und zehn Wicklungen ausreichend sind, um die notwendigen Kräfte zu übertragen.For example, up to twenty windings are preferably provided, with between five and ten windings being sufficient in most applications to transmit the necessary forces.
Nach dem Ende der Wärmezufuhr erstarrt das zu einem Riemen
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in der Vorrichtung
In vorteilhafter Weise wird alternativ dann dieses Gebilde (nicht dargestellt), aus Riemen
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass der Riemen
Gemäß
Das heißt, der Riemen
In
Im Gebrauchszustand der Armlehnenstruktur
Es wurde herausgefunden, dass die unidirektionalen Faserstränge des oder der Riemen/s 2 wesentlich zur Stabilität der Armlehnenstruktur
Es versteht sich, dass die Richtungsangaben x, y z nur beispielhaft zu verstehen sind. Zudem versteht sich, dass gegebenenfalls ein einziger Riemen
Außerdem wird offenbart, dass sich die durch den Riemen
Dazu ist das Werkzeug (nicht dargestellt) derart konstruiert, dass es im Bereich des Riemens
Dieses bewegliche Element sorgt einerseits dafür, dass Toleranzen der vorgefertigten Riemen berücksichtigt werden können und damit das Einlegen ermöglicht und vereinfacht wird, wobei andererseits die Riemen
Es wurde festgestellt, dass die positiven stabilisierenden mechanischen Eigenschaften der in dem Träger
Ferner wurde herausgefunden und bildet einen weiteren wesentlichen Aspekt der Erfindung, dass die Lage des mindestens einen Riemens
Als Basisanordnung liegt der Riemen
Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird der erste Fixpunkt bereits als ein Umlenkpunkt U1 durch das Anschlagelement
Ferner werden gemäß dem gewählten Ausführungsbeispiel noch zwei weitere Umlenkpunkte U3, U4 an der zweiten Buchse
Insbesondere in den
Darüber hinaus wird erfindungsgemäß (vergleiche insbesondere
Die erläuterten Maßnahmen, insbesondere in Kombination, bewirken in vorteilhafter Weise, dass insbesondere die temperaturbedingte Verringerung der Biegesteifigkeit, das heißt eine temperaturbedingte größere Durchbiegung der Armlehnenstruktur
Abschließend wird zusammenfassend zur weiteren Verdeutlichung in wesentlichen Schritten der Herstellungsvorgang anhand eines Systemschaubildes nochmal erläutert.Finally, for further clarification, the manufacturing process is explained again in summary with the aid of a system diagram.
Verfahrensschritte:Process steps:
Schritt I:Step I:
Tränken des Fasermaterials mit einem Kunststoffmaterial oder verschiedenen Kunststoffmaterialien mit einem vorgebbaren prozentualen Gewichtsanteil des Fasermaterials, in dem das jeweilige Kunststoffmaterial thermisch aufgeschlossen und das Fasermaterial mit der Kunststoffstruktur getränkt wird, wobei das jeweilige Kunststoffmaterial aushärtet und ein Profil-Halbzeug, insbesondere als Stab oder String vorliegt.Impregnation of the fiber material with a plastic material or various plastic materials with a predeterminable percentage by weight of the fiber material, in which the respective plastic material is thermally broken down and the fiber material is impregnated with the plastic structure, the respective plastic material hardening and a profile semi-finished product, in particular as a rod or string .
Schritt I-A:Step I-A:
Kurzschnitt des Profil-Halbzeuges und Herstellen eines Granulates
Schritt I-B:Step I-B:
Langschnitt des Profil-Halbzeuges aus dem einen oder anderen Kunststoffmaterial in einer vorgebbaren Länge und Herstellen eines Stabes oder Strings.Long cut of the profile semi-finished product from one or the other plastic material in a predeterminable length and production of a rod or string.
Die Schritte
Schritt IIStep II
Herstellen von Umlenkelementen
Schritt III:Step III:
Herstellen eines riemenartigen Kraftaufnahmeelementes
Schritt III (alternativ):Step III (alternative):
Herstellen eines riemenartigen Kraftaufnahmeelementes
Schritt IIIa:Step IIIa:
Einlegen von Umlenkelementen
Alternativ zu Schritt
Schritt IIIb:Step IIIb:
Anordnen des mindestens einen ausgehärteten riemenartigen Kraftaufnahmeelementes
Schritt IV:Step IV:
Erhitzen und Einbringen des im Schritt
Gemäß der ersten Ausführungsvariante
Gemäß der zweiten Ausführungsvariante Schritt
Der Einlege- und Entnahmeprozessschritt der Armlehnenstruktur
Die Hauptvorteile der erfindungsgemäßen Bau- und Herstellungsweise sind neben der Gewichtseinsparung und der günstigeren Material-, Prozess- und Bauteilkosten auch die einfache Art des Recyclings am Ende des Bauteillebens. Alternativ dazu können auch andere Herstellungsverfahren wie zum Beispiel das Formpressen von Kunststoff verwendet werden, um die Kunststoffstruktur herzustellen.The main advantages of the construction and production method according to the invention are, in addition to the weight saving and the more favorable material, process and component costs, also the simple type of recycling at the end of the component life. Alternatively, other manufacturing methods, such as compression molding of plastic, can also be used to manufacture the plastic structure.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
Stand der Technik:
- 100S
- Armlehnenstruktur
- 1S
- Stahlskelett
- 2S
- Einlagen
- 3S
- Beschlagteile
- 100S
- Armrest structure
- 1S
- Steel skeleton
- 2S
- insoles
- 3S
- Fittings
Erfindung:
- 100
- Armlehenstruktur
- Y1
Anschlagachse der Elemente 10- Y2
- Drehachse,
Schwenkachse der Elemente 20 - 1
- Träger, Basisstrukturteil, Trägerteil
- 1A
- Versteifungsstruktur
- 2
- Kraftaufnahmeelement, Riemen
- 2A
- Obertrum
- 2B
- Untertrum
- 10
- Umlenkelement; Anschlagstifte, Anschlagelement
- 20
- Umlenkelement; Achsenelement
- 30', 30''
- Umlenkelement; Buchsen
- 5', 5''
- Vorrichtung
- 51'
- Umlenkrolle
- 51''
- Umlenkkontur
- Bx, By, Bz
- Biegelinien orientiert in den Raumrichtungen x, y, z
- Bx
- Biegelinie in x-Richtung orientiert
- Fz
- Kraft
- Y3', Y3''
- Buchsenachsen der Elemente 30', 30''
- Un; U1, U2, U3, U4
- Umlenkpunkte (n = Anzahl)
- G
- Granulat
- R
- Stab, String, (Rod)
- I
- Tränken des Fasermaterials mit Kunststoff und Herstellen Profil-Halbzeug
- I-A
- Kurzschnitt des Profil-Halbzeug zu Granulat
- II-B
- Langschnitt des Profil-Halbzeugs zu einem Stab oder String
- II
- Herstellen von Fixier- und Umlenkelementen
- III
- Herstellen eines riemenartigen Kraftaufnahmeelementes aus dem Profil-Halbzeug
- IIIa
- separates Einlegen von Fixier- und Umlenkelementen und des riemenartigen Kraftaufnahmeelementes in ein Werkzeug
- IIIb
- gebildeartiges Einlegen von Fixier- und Umlenkelementen und des riemenartigen Kraftaufnahmeelementes in ein Werkzeug
- IV
- Einbringen des erhitzten Granulates G
- 100
- Armrest structure
- Y1
- Stop axis of the
elements 10 - Y2
- Axis of rotation, pivot axis of the
elements 20 - 1
- Carrier, basic structural part, carrier part
- 1A
- Stiffening structure
- 2
- Force absorbing element, belt
- 2A
- Upper run
- 2 B
- Lower run
- 10
- Deflection element; Stop pins, stop element
- 20th
- Deflection element; Axis element
- 30 ', 30''
- Deflection element; Sockets
- 5 ', 5''
- contraption
- 51 '
- Pulley
- 51 ''
- Deflection contour
- Bx, By, Bz
- Bending lines oriented in the spatial directions x, y, z
- Bx
- Bending line oriented in the x-direction
- Vehicle
- force
- Y3 ', Y3''
- Bushing axes of the elements 30 ', 30''
- U.N; U1, U2, U3, U4
- Deflection points (n = number)
- G
- granules
- R.
- Rod, string, (rod)
- I.
- Impregnation of the fiber material with plastic and manufacture of profile semi-finished products
- IA
- Short cut of the profile semi-finished product into granules
- II-B
- Long cut of the profile semi-finished product into a rod or string
- II
- Manufacture of fixing and deflecting elements
- III
- Manufacture of a belt-like force-absorbing element from the semi-finished profile
- IIIa
- separate insertion of fixing and deflecting elements and the belt-like force-absorbing element in a tool
- IIIb
- Form-like insertion of fixing and deflecting elements and the belt-like force-absorbing element in a tool
- IV
- Introducing the heated granulate G
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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DE102020200027A1 true DE102020200027A1 (en) | 2021-07-08 |
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