专利名称：用于制造机动车中的支承结构的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造机动车中的支承结构，特別是机动车座椅的部件和优选椅盆的部件的方法。
背景技术：
为了缩短过程时间，为了减少制造耗费并且为了减少重量，越来越多地通过适宜的塑料代替金属材料。特别是在具有与产品的低重量的要求相关的多件数的制造过程中， 例如在制造机动车部件时是这种情况，塑料的使用导致在制造过程中显著的费用节省和循环时间的缩短。但是，特别是当产品为支承结构时，通过塑料替待金属材料通常在对要生产的产品提出的強度要求方面是失败的。此外，多种塑料，如热固性塑料，虽然满足強度要求，但是需要用于硬化过程的过长的循环时间，并且因此不适宜用于多件数的制造。
发明内容
因此，本发明基于的目的是，提出ー种方法，所述方法可实现在低的材料耗费、时间耗费和制造耗费的情况下制造机动车中的具有高強度和耐久性的支承结构。根据本发明，所述目的通过具有权利要求1所述的特征的方法得以实现。根据本发明的解决方案提供了一种用于制造机动车中的支承结构的方法，所述支承结构满足在低的材料耗费、时间耗费和制造耗费的情况下高的刚度要求和耐久性要求。虽然，在多个技术领域中使用纤维增强的热塑性塑料，特别是玻璃纤维垫热塑性塑料或GMT是已知的，但是，所述塑料在汽车领域中的使用在对适用于材料替代的机动车部件提出的特殊的強度要求和耐久性要求方面是失败的，并且在过高的制造耗费或为了制造复杂的机动车部件由于多个连续的エ艺而产生的过长的制造持续时间方面也是失败的。通过将用于形成支承结构基底的、由纤维增强的热塑性塑料組成的基底元件的成型过程与用于根据強度加固支承结构基底的部件的、如喷射的至少ー个附加过程組合，既满足了強度要求和耐久性要求，也满足了低制造耗费和短的循环时间的要求。同吋，成型过程与用于加固支承结构基底、用于模制至少ー个附加结构或者集成用于附加构件的功能部件或接ロ的附加过程的組合提供了前提条件，即，通过目的明确地使用由具有不同的纤维类型和纤维形状的纤维增强的热塑性塑料組成的基底元件以及通过目的明确地局部喷入材料堆积物或置入加固元件或加强元件考虑到使支承结构或支承结构的部件不同地受到压应カ或拉伸压力。在模具中热塑成型的基底元件也能够在相同的模具中经受至少ー个附加过程，或者随后置入另ー模具中，例如置入注塑模中，并且进一歩被处理。在附加过程中，用于根据強度加固支承结构基底的部件的塑料材料被喷入模具中，或者喷入容纳热塑性成型的支承结构基底的模子中，或者将加强元件或加固元件置入热塑性成型的支承结构基底中，并且用塑料注塑包封，其中，所述加强元件或加固元件特別是设置在支承结构基底的区域中，在所述区域中支承结构承受增加的压应力。为了提高支承结构的強度，基底元件能够由多层的纤维增强的热塑性塑料组成， 在所述多层的纤维增强的热塑性塑料的间隙中，在成型过程期间或成型过程后引入产生空腔或空室的气体，即通过例如将注射针头插入模具的エ件容纳部中，并且将气体注入多层的纤维增强的热塑性塑料的间隙中。基底元件能够由纤维增强的热塑性塑料制成的大面积的板組成，所述大面积的板的面积大于模具的エ件容纳部的投影面积，或者基底元件能够由纤维增强的热塑性塑料制成的多个小面积的板或条带组成，所述小面积的板或条带的面积小于模具的エ件容纳部的投影面积，其中，基底元件的小面积的板或条带的形状和大小能够根据支承结构的特殊要求来确定尺寸，小面积的板或条带设有在纤维增强的热塑性塑料的组分中不同的纤维形状或纤维类型，并且在支承结构的具有支承结构的载荷的一致的应カ方向的区域中能够使用在用于小面积的板或条带的纤维增强的热塑性塑料(GMT)的组分中相同的纤维形状或纤维类型。大面积的板的优点在干，在成型过程中简化的制造，但是在这种情况下不利的是更多的废料，因为用于成型过程的大面积的板必须大于模具的エ件容纳部的在平面中的投影面积，以至于在成型过程后必须进行边缘切割，以便确保支承结构的尺寸精确性。虽然，由纤维增强的热塑性塑料組成的小面积的板或条带由于将小面积的板或条带在为之设有的位置上相应地置入模具中，需要相对高的制造耗费，所述位置特別是通过強度要求预先给定，但是确保了有效的材料使用，因为所述小面积的板或条带能够根据对支承结构提出的相应的要求进行批量生产，以至于随后不需要进行切边。由于省去切边，在多种应用情况下，相对于使用大面积的板，在将小面积的板或条带置入模具中时增加的制造耗费能够更多地得到补偿，以至于在多种应用情况下用于制造支承结构基底的所述变形方案是有利的。除了由纤维增强的热塑性塑料組成的小的板或条带的相应于相应的要求的批量生产，不同的纤维的組合也是可能的，以至于能够目的明确地加固具有统ー的应カ方向的区域，因为纤维增强的材料具有强的各向异性的性质，纤维增强的热塑性塑料的纤维优选由具有40%到70%的基底元件比例的玻璃纤维组成。如上所述，根据本发明的由纤维增强的热塑性塑料組成的基底元件的成型过程与用于加固支承结构基底的附加过程的組合可实现根据强度加固支承结构的部件，以至于能够对基底元件的结构施加影响，即通过例如在作用在支承结构上的増加的压应カ的区域中使用设有短的玻璃纤维或玻璃球的塑料来根据强度加固支承结构基底的部件或者注塑包封加强元件或加固元件。通过在ー个模具中将成型过程与相应的附加过程组合来获得将由需要时纤维增强的塑料組成的附加结构模制或喷射在支承结构基底上的可能性，其中，将附加结构在基底元件成型时直接模制在所述基底元件上，或者在基底元件成型后置入所述模具中，并且喷射在基底元件上。在特殊情况下，所述方法适于，以简单的和低成本的方法以混合结构方式将由金属制成的作为附加结构的构件模制或喷射到基底元件上。
在成型过程和附加过程中，支承结构的保持件、支承位置或接ロ能够以相同的方式在成型期间模制在基底元件上，或者在基底元件成型后喷射在支承结构基底上。
在根据本发明的用于制造机动车中的支承结构的方法的优选的应用中，支承结构由机动车的椅盆组成，所述椅盆的结构强度在使用时在椅盆中出现拉伸应カ的区域中由基底元件的纤维增强的热塑性塑料吸收，而在使用中在椅盆上施加压カ的区域中，为了提高刚性，喷射由增强的塑料组成的加强元件或加固元件，特別是加强肋。所述应用以最佳方式利用由纤维增强的热塑性塑料組成的基底元件的成型过程与附加过程的組合，其中，将塑料在支承结构上施加压应カ的区域中在为之设有的位置上喷射到支承结构基底上，或者为了提高刚性将由增强塑料組成的肋喷射到支承结构基底上。在用于机动车座椅的所谓的“半盆”中，为了支撑座垫安装有弹簧垫，所述弹簧垫必须在椅盆和另ー结构元件，例如机动车座椅的后横向管之间张紧。通常情况下，弹簧垫由钢丝组成，随后用塑料注塑包封所述钢丝，以便排除噪音或使弹簧性能最佳。现在可实现根据本发明的由纤维增强的热塑性塑料組成的基底元件的成型过程与在模具内部的附加过程的組合的解决方案，在制造具有在需要时明确地设置的加固部的由纤维增强的热塑性塑料組成的半盆的改进方案中，将具有平坦的或波浪形横截面的构成为弹簧垫的附加结构模制到椅盆上。在所述改进的方法中，具有平坦的或波浪形状的弹簧垫直接一起被模制到由纤维增强的热塑性塑料组成的椅盆上，其中，纤维增强的热塑性塑料的用于弹簧垫的玻璃纤维基于所述玻璃纤维的纤维结构或基于弹簧垫的造型，例如由于所述弹簧垫的波浪形的实施形式，是有弹性的。具有平坦的或波浪形的横截面的弹簧垫与椅盆的连接能够通过在成型过程中将弹簧垫一体地模制到椅盆上，或者通过在基底元件热塑成型后为了形成座椅通过将构成为弹簧垫的附加结构模制到椅盆上并且需要时附加地用塑料注塑包封模制部得以实现。可替代地，在椅盆上，在基底元件热塑成型时能够将连接板模制到椅盆上，所述连接板在模制过程中围绕具有平坦的或波浪形的横截面的由金属制成的弹簧垫铺设，其中， 用塑料注塑包封金属的弹簧垫和/或金属弹簧垫与椅盆的连接部。此外，能够将如弹簧垫的挂钩的附加的固定元件喷射到机动车座椅的横向管中、 由塑料或金属組成的椅盆或弹簧垫或附加构件的支承位置上、椅盆上或弹簧垫上、椅盆或弹簧垫上。
借助于多个在附图中示出的实施例阐述根据本发明的用于制造机动车中的支承结构的方法的不同的变形方案以及根据本发明的解决方案的主要特征。附图中示出图1示出成型过程与加固元件或加强元件的在模具内的支承结构基底上的喷射的組合的示意的流程图；图2示出成型过程与加固件的在支承结构基底上的喷射或附加元件的模制的组合的示意的流程图；图3示出成型过程与附加结构的在支承结构基底上的喷射或模制的組合的示意的流程图；图4示出具有支承结构基底、支承加固件和已喷射的加强元件和加固元件的构成为半盆的椅盆的立体底侧视图；并且图5示出具有模制的波浪形的弹簧垫的构成为半盆的椅盆的立体底侧视图。
具体实施例方式在图1到3中以示意的形式示出两件式模具8，所述模具的部件为成型过程而闭合，并且能够为了取出支承结构或置入加强元件和加固元件或附加结构而相互分开。由纤维增强的热塑性塑料组成的基底元件的成型过程与用于加固支承结构基底、模制至少ー个附加结构和/或集成用于附加构件的功能部件或接ロ的附加过程的組合的在图1到3中示意地示出的方法仅示例地理解，因为从上述说明中获得根据本发明的在一个和相同的模具中的成型过程与附加过程的組合的方法的多个变形方案。纤维增强的热塑性塑料和特别是玻璃纤维垫热塑性塑料或GMT是ー种塑料，在所述塑料中纤维垫或特别是玻璃纤维垫通过热塑性塑料相互粘合和包封。为此，预制地支承在两个辊上的两个玻璃纤维垫例如被输送到双带上。在所述层压垫之间借助于挤出机喷入热塑性的塑料或热塑性塑料。所产生的垫的两侧又用热塑性薄膜包围。在此，双带同时作为所谓的双带压カ机起作用，在所述双带压カ机中首先装入加热装置(加热层合区)，并且紧接着冷却装置。然后，制成的板材在带的末端处离开，所述板材能够作为半成品，如下所述，被进ー步加工。在图1中示出的示意的流程图示出，在方法步骤1. 1中将由纤维增强的热塑性塑料組成的(冷的)基底元件BE的预制的坯料，例如大面积的板，置入所述模具8中，所述模具在需要时预先在多区式加热炉/红外加热炉中加热，或者为了达到在基底元件BE中的更好的温度分布，在空气循环炉中加热。然后，将基底元件通过机器人或手动地置入被加热到约40°C的、设置在压カ机中的模具8中，为此模具8的部件被相互分开。在模具8的部件闭合后，在方法步骤1. 2中进行基底元件BE的成型过程，即通过压カ机然后将基底元件BE压成所希望的形状。随后，在方法步骤1. 3中，模具8的部件被相互分开，并且将ー个加强元件或加固元件VV或者多个加强元件和加固元件VV置入由已成型的基底元件BE形成的支承结构基底TB中，并且在方法步骤1. 4中，在模具8的部件闭合后，通过喷入塑料KST喷射到支承结构基底TB上。在方法步骤1. 5中，在模具8的部件相互分开后能够取出具有已喷射的ー个或多个加固元件和加强元件VV的支承结构TS。在图2中示出可替代的方法，其中，同样在模具8的部件相互分开后，在方法步骤 2. 1中将由纤维增强的热塑性塑料組成的基底元件BE置入模具8中，并且在关闭模具8后， 在方法步骤2. 2中在同时喷入用于材料堆积和加固支承结构的支承位置或其它受压的部件的塑料KST时进行成型过程。在方法步骤2. 3中，将模具8相互分开，并且取出具有在支承结构基底TB上的加固部的支承结构TS。在图3中示出根据本发明的另ー替代方案，其中，在方法步骤3. 1中，将由纤维增强的热塑性塑料，特别是玻璃纤维垫热塑性塑料GMT組成的基底元件BE置入模具8的相互分开的部件中，并且在方法步骤3. 2中借助关闭模具8的部件进行用于制造支承结构基底的，例如椅盆的基底元件的成型过程。在方法步骤3.3中，将模具8相互分开，并且将例如具有弹簧垫的形式的附加结构瓜在支承结构基底TB (例如构成为半盆的椅盆)上的为之设有的位置上安置到模具8中。借助模具8在方法步骤3. 4中的关闭，将附加结构T^模制到支承结构基底TB上，并且在方法步骤3. 5中将由支承结构基底TB和附加结构T^組成的制成的支承结构TS取出。可替代地，在方法步骤3. 3后，根据在方法步骤3. 6中虚线示出的箭头将塑料KST 喷入封闭的模具模子中，并且因此将附加结构瓜喷射到支承结构基底TB上，以至于在方法步骤3. 7中，在将打开模具8后能够将由支承结构基底TB和附加结构T^組成的支承结构 TS取出。在另ー替代方案中，附加结构び在方法步骤3. 1中已经置入打开的模具模子中， 并且在基底元件BE成型为支承结构基底TB时模制到支承结构基底TB上。作为用于根据本发明的方法的应用示例，在图4中示出机动车座椅的构成为半盆的椅盆4的立体的底侧视图。椅盆4包括椅面40和椅面边缘41，所述椅面和椅面边缘成型为由纤维增强的热塑性塑料制成的基底元件組成的支承结构基底，并且形成在图4中示出的形状。在椅面40 和椅面边缘41成型后，将具有栅格状的加强肋结构的形式的加固元件和加强元件5置入椅面40和椅面边缘41的壳形的底侧中，并且用塑料60喷射到椅面40或椅面边缘41上。同吋，将塑料61喷射到椅面边缘41的端部上的支承位置42、43上，以用于加固支承位置42、 43。如从根据图4的视图中得出，在椅面40中设置有孔44、45，所述孔在成型过程期间通过销钉或在成型过程后通过钻孔或冲孔44、45引入椅面40中，并且用于容纳固定元件或调节元件。图5同样以立体的底侧视图示出构成为半盆的椅盆4，所述椅盆具有椅面40和椅面边缘41以及带有集成的加固元件和加强元件5的支承位置42、43。在用于制造椅盆4的成型过程期间或之后，在椅面40的在支承位置42、43之间延伸的边缘46上模制有弹簧垫 7。构成波浪形的并且同样由纤维增强的热塑性塑料组成的弹簧垫7通过构成波浪部70获得所述弹簧垫的弹性特性，其中，为了节省材料和改进弹簧特性，设有空隙72。在弹簧垫7 的与椅面40的棱边相対的端部上设有槽形结构71，弹簧垫7借助所述槽型结构挂在机动车座椅的横向管中，以用于静态固定弹簧垫7。从用于机动车座椅的椅盆的上述应用示例中和图1到3说明的制造方法中能够得出其它应用，特別是用于机动车领域的其它应用。附图标记列表
1.1-1. 5 第--制造方法的方法步骤
2.1-2. 3 第二ニ制造方法的方法步骤
3.1-3. 7 第三三和第四制造方法的方法步骤
4椅盆
5加固元件和加强元件
7弹簧垫
8模具
40椅面
41椅面边缘
42,43支承位置
44,45孔
46边缘
60,61塑料
70波浪部
71槽形结构
72空隙
BE基底元件
GMT玻璃纤维垫热塑性塑料
KST塑料
TB支承结构基底
TS支承结构
VV加强元件或加固元件
ZS附加结构
权利要求
1.用于制造机动车中的支承结构，特別是机动车座椅的部件的方法，其特征在于，将由纤维增强的热塑性塑料，特别是玻璃纤维垫热塑性塑料(GMT)組成的至少ー个基底元件 (BE)置入模具(8)中以用于形成支承结构基底(TB)，并且将至少ー个基底元件在所述模具 (8)中热塑成型，并且在至少ー个附加过程中，加固所述支承结构基底(TB)和/或模制至少 ー个附加结构(ZS)和/或将用于附加构件的功能部件和/或接ロ集成到所述支承结构基底(TB)中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在干，将所述基底元件(B^在模具(8)中热塑成型，并且进行至少ー个附加过程。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在干，在所述附加过程中，将用于根据强度加固所述支承结构基底(TB)的部件的塑料(KST)喷入所述模具(8)中或喷入容纳热塑成型的所述支承结构基底(TB)的模子中。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在干，将加强元件或加固元件(VV)置入热塑成型的所述支承结构基底(TB)中，并且用塑料(KST)注塑包封。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述加强元件或加固元件(VV)设置在所述支承结构基底(TB)的区域中，在所述区域中所述支承结构(TS)承受增加的压应力。
6.如上述权利要求中的至少ー项所述的方法，其特征在干，所述基底元件(B^由多层的纤维增强的热塑性塑料(GMT)組成，在所述多层的纤维增强的热塑性塑料(GMT)的间隙中引入产生空腔或空室的气体。
7.如上述权利要求中的至少ー项所述的方法，其特征在于，将由纤维增强的热塑性塑料(GMT)組成的大面积的板作为基底元件(B^置入所述模具(8)中，所述板的面积大于所述模具(8)的エ件容纳部的投影面积。
8.如上述权利要求1到6中的至少ー项所述的方法，其特征在干，将由纤维增强的热塑性塑料(GMT)組成的多个小面积的板或条带作为基底元件(B^置入所述模具(8)中，所述板或条带的面积小于所述模具(8)的所述エ件容纳部的所述投影面积。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在干，所述基底元件(B^的小面积的所述板或条带的形状和大小根据所述支承结构(TS)的特殊要求来确定尺寸。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在干，小面积的所述板或条带设有在纤维增强的热塑性塑料(GMT)的组分中不同的纤维形状或类型。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在干，在所述支承结构(TS)的具有所述支承结构(TS)的载荷的一致的应カ方向的区域中使用在用于小面积的所述板或条的纤维增强的热塑性塑料(GMT)的组分中相同的纤维形状或类型。
12.如上述权利要求中的至少ー项所述的方法，其特征在干，所述纤维增强的热塑性塑料(GMT)的所述纤维由具有40%至70%的所述基底元件(B^比例的玻璃纤维组成。
13.如上述权利要求中的至少ー项所述的方法，其特征在干，所述塑料在作用在所述支承结构(TS)上的増加的压应カ的区域中设置有短的玻璃纤维或玻璃球，以用于根据强度加固所述支承结构基底的部件，或者用于注塑包封加强元件或加固元件。
14.如上述权利要求中的至少ー项所述的方法，其特征在于，将由纤维增强的热塑性塑料(GMT)組成的附加结构(ZS)模制或喷射到所述支承结构基底(TB)上。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在干，所述附加结构(ZS)在所述基底元件(B^成型时模制到所述基底元件(B^上。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，将所述附加结构在所述基底元件(B^成型后插入所述模具(8)中，并且喷射到所述基底元件(B^上。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，将构成为由金属或塑料组成的构件的附加结构喷射到所述基底元件(B^上。
18.如上述权利要求中的至少ー项所述的方法，其特征在干，将所述支承结构(TS)的保持件、支承位置或接ロ在所述成型过程中模制到所述基底元件(B^上，或者在所述基底元件(B^成型后喷射到所述支承结构基底(TB)上。
19.如上述权利要求中的至少ー项所述的方法，其特征在干，所述支承结构(TS)由机动车的椅盆(4)組成，所述椅盆的结构强度在使用时在所述椅盆(4)中出现拉伸应カ的区域中由所述基底元件(B^的所述纤维增强的热塑性塑料(GMT)吸收，而在使用中在所述椅盆(4)上施加压应カ的区域中，为了提高刚性，喷射由增强的塑料组成的加强元件或加固元件(VV)，特別是加强肋(5)。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，将具有平坦的或波浪形的横截面的弹簧垫(7) —体地模制到所述椅盆(4)上。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在干，在所述椅盆(4)热塑成型后将具有平坦的或波浪形的横截面的构成为弹簧垫(7)的附加结构(ZS)模制到所述椅盆(4)上。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在干，在用于制造所述椅盆(4)的基底元件热塑成型吋，将连接板模制到所述椅盆(4)上，所述连接板围绕由金属制成的弹簧垫(7)铺设。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在干，用塑料注塑包封金属的所述弹簧垫(7)和 /或所述弹簧垫(7)与所述椅盆的连接部。
24.如权利要求19到23中的至少ー项所述的方法，其特征在干，将其它固定元件，如所述弹簧垫(7)的挂钩(71)，喷射到机动车座椅的横向管中或者由塑料或金属組成的所述椅盆(4)或弹簧垫(7)或附加构件的支承位置(42、4；3)上或者喷射在所述椅盆(4)上或所述弹簧垫(7)上。
全文摘要
在一种用于制造机动车中的支承结构，特别是机动车座椅的部件的方法中，将由纤维增强的热塑性塑料，特别是玻璃纤维垫热塑性塑料(GMT)组成的至少一个基底元件(BE)置入模具(8)中，以用于成型支承结构基底(TB)，热塑成形，并且同时或者随后进行用于加固所述支承结构基底(TB)的至少一个附加过程，至少一个附加结构(ZS)的模制，用于附加构件的功能部件或接口在所述支承结构基底(TB)中的集成。
文档编号B29C70/46GK102574317SQ201080040498
公开日2012年7月11日 申请日期2010年9月7日 优先权日2009年9月11日
发明者格列戈尔·克勒纳 申请人:布罗泽汽车部件制造科堡有限公司