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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schäumen von ein Airbagmodul abdeckenden Bauteilen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines ein Airbagmodul abdeckenden Bauteils nach dem Obergriff des Anspruchs 11.
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In Fahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen sind vorhandene Airbagmodule meist hinter Innenverkleidungsteilen, wie z. B. einer Instrumententafel oder Säulenverkleidungen, angeordnet. Um ein Austreten des Airbags im Gebrauchsfall sicherzustellen, sind in den Innenverkleidungsteilen Austrittsöffnungen integriert. Diese sind meist in Form von Abdeckklappen ausgeführt, die je nach Airbag in verschiedenen Stückzahlen vorhanden sein können.
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Ein üblich verwendetes Flachmaterial der Innenverkleidungsteile ist aus folgenden Schichten aufgebaut: nach außen, Richtung Fahrzeuginnenraum, als Deckschicht eine die Sichtfläche ausbildende Slushhaut, darunter liegend ein Schaum und formgebend und stabilisierend für das Flachmaterial eine Trägerschicht als Trägerteil. Die für die im Gebrauchsfall des Airbags zu bildende Austrittsöffnung benötigten Abdeckklappen sind durch eine rückseitig in die Innenverkleidungsteile eingebrachte Schwächung in Trägerteil und Schaum ausgeführt.
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Im nicht aktivierten Zustand des Airbags sind die Abdeckklappen meist vom Fahrzeuginnenraum nicht sichtbar, die Slushhaut bildet eine einheitliche Oberfläche. Durch die Aktivierung des Airbags werden die Abdeckklappen an vordefinierten Klappachsen geöffnet und geben eine Austrittsöffnung für den Airbag frei, so dass eine ungehinderte Entfaltung des Airbags gewährleistet ist. Die für eine kontrollierte Öffnung der Abdeckklappen benötigten Klappachsen werden durch die in das Trägerteil und den Schaum eingebrachten Schwächungen vorgegeben. Bei einem System mit mehreren Abdeckklappen ist im Angrenzungsbereich der Abdeckklappen eine Sollaufreißlinie in das Flachmaterial eingebracht, um auch in diesem Bereich eine kontrollierte, definierte und reproduzierbare Öffnung der Abdeckklappen gewährleisten zu können. Entlang der Sollaufreißlinie ist das Trägerteil und der Schaum ebenfalls geschwächt.
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Die bei der Aktivierung des Airbags auftretenden Kräfte, die gleichzeitig das Öffnen der Abdeckklappen bewirken, können zu einer Ablösung von einzelnen Teilen des Trägerteiles und/oder des Schaums führen. Diese können mit dem sich aufblasenden Airbag in Richtung Fahrzeuginnenraum respektive in Richtung Fahrzeuginsassen geschleudert werden. Dieser Vorgang stellt eine potentielle Gefahr für die Fahrzeuginsassen dar.
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Um dies zu vermeiden, werden bekannterweise (
WO 99/61288 A1 ) in die Slushhaut in den Bereichen der Abdeckklappen Gewebelagen eingearbeitet. Dadurch wird ein Loslösen von einzelnen Teilen des Schaums oder des Trägerteils bei der Aktivierung des Airbags verhindert. Zusätzlich soll das eingelagerte Gewebe durch am Trägerteil angespritzte Fanghaken in seiner Lage stabilisiert werden. Nachteil dieser Variante ist aber, dass für ein derartiges Einhaken eine bestimmte Schaumrichtung bei der Herstellung des Flachmaterials vorgegeben ist. Zudem ist eine Sichtkontrolle des Verhakens des eingelagerten Gewebes nicht möglich, so dass Bauteile, bei denen das Verhaken nicht stattgefunden hat, nicht erkannt werden können. Dieser Aufbau und dieses Verfahren ist somit mit nicht akzeptierbaren Unsicherheiten behaftet.
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Ferner ist es aus der
WO 99/61288 A1 bekannt, die Gewebelage durch eine entsprechende Aussparung in der Schaum- und Trägerschicht hindurchzufädeln und an festen Fahrzeugteilen, wie z. B. dem Instrumententafelträger oder der Karosse zu befestigen. Da das Gewebe vor dem Ausschäumen durch entsprechende Aussparungen im Trägerteil durchzufädeln ist, besteht beim Ausschäumen die Gefahr, dass es an den Aussparungen, an denen das eingelagerte Gewebe durchgeführt ist, zu einem nicht gewollten Austritt des Schaums kommt. Dadurch ist ein Verkleben der Trägerschicht mit der dieser zugeordneten Werkzeugteilhälfte bzw. eine unerwünschte Verunreinigung des Werkzeugs nicht auszuschließen. Durch den Schaumaustritt besteht zudem die Gefahr, dass das Ausschäumen nur unvollständig erfolgt.
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Aus der
DE 101 11 597 A1 ist eine Insassenschutzvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt, bei der die Freigabe einer Airbagaustrittsöffnung auf schnelle und einfache Weise sowie ohne große Verlagerungswege einzelner Bauteile erfolgen kann. Aus der
DE 200 06 238 U1 ist eine Abdichteinrichtung für Einlegeteile in einem Schaumwerkzeug bekannt. Die Abdichteinrichtung weist ein druckbeaufschlagbares Abdichtelement auf, in das ein Einlegeteil einsetzbar ist. Aus der
DE 200 21 270 U1 ist ein Formwerkzeug zum Herstellen von Formteilen bekannt. Die Formteile weisen jeweils ein formstabiles Trägerteil, eine Dekorhaut sowie eine dazwischen liegende Schaumstoffschicht auf.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Schäumen von ein Airbagmodul abdeckenden Bauteilen von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, zu schaffen, mit der die Gefahr eines ungewollten Schaumaustritts durch die Aussparungen beim Ausschäumen erheblich reduziert wird. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines ein Airbagmodul in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, abdeckenden Bauteils zu schaffen, mit dem ebenfalls die Gefahr von Schaumaustritten im Aussparungsbereich des Trägerteils im Verlauf des Ausschäumens erheblich reduziert wird.
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Diese Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und bezüglich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
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Gemäß Anspruch 1 ist in der der Trägerschicht zugeordneten Trägerschicht-Werkzeughälfte wenigstens ein der wenigstens einen Trägerschicht-Aussparung entsprechend zugeordnetes Dichtelement angeordnet, das die jeweils zugeordnete Aussparung beim Ausschäumen gegen Schaumaustritt abdichtet.
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Vorteilhaft wird mit einem derartigen Aufbau der Vorrichtung ein Schaumaustritt im Verlauf des Ausschäumens durch die Aussparungen hindurch und damit das unvollständige Ausschäumen der Zwischenschicht zwischen Deckschicht und Trägerschicht, eine unerwünschte Verunreinigung des Werkzeugs sowie ein unerwünschtes Verkleben der Trägerschicht mit der dieser zugeordneten Werkzeughälfte auf einfache und preiswerte Weise vermeidbar.
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Besonders bevorzugt ist in der Trägerschicht-Werkzeughälfte wenigstens eine jeder Trägerschicht-Aussparung zugeordnete Dichtelement-Ausnehmung vorgesehen, in der wenigstens ein aufblasbares Dichtelement aufgenommen ist, das die jeweilige Trägerschicht-Aussparung im aufgeblasenen Zustand gegen Schaumaustritt beim Schäumvorgang abdichtet. Ein derartiges aufblasbares Dichtelement weist eine besonders gute Dichtfunktion auf, da es sich an die jeweilige Geometrie der Aussparung in deren Mündungsbereich anschmiegt und durch den Aufblasdruck gegen diese gepresst werden kann. Neben diesem Vorteil der Konturanpassung des aufblasbaren Dichtelements kann dieses auch mittels einer entsprechenden Steuereinrichtung so angesteuert werden, dass dieses auf die jeweiligen Gegebenheiten des Schäumvorgangs individuell angepasst und mit einem entsprechenden Dicht- und Anpressdruck an die Aussparung angepresst werden kann. Dies ist auf einfache Weise möglich, so dass insgesamt ein Aufbau der Vorrichtung mit einer besonders hohen Funktionssicherheit und einer besonders vorteilhaften Dichtfunktion ausgebildet wird, bei dem kein Schaumaustritt mehr durch die Aussparungen erfolgen kann.
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Gemäß einer weiteren konkreten Ausgestaltung der Erfindung ist das wenigstens eine Verstärkungselement mit einem freien Ende durch eine entsprechende Verstärkungselement-Ausnehmung in der Trägerschicht-Werkzeughälfte durchgeführt. Diese Verstärkungselement-Ausnehmung kann grundsätzlich separat und unabhängig von der Dichtelement-Ausnehmung ausgebildet sein. Eine besonders vorteilhafte Funktionsintegration mit wenig Bauaufwand ergibt sich, wenn die Verstärkungselement-Ausnehmung gleichzeitig teilweise Bestandteil der Dichtelement-Ausnehmung ist und das jeweilige freie Ende des Verstärkungselements durch die zugeordnete Dichtelement-Ausnehmung hindurchgeführt ist. Die Dichtelement-Ausnehmung begrenzt ebenso wie das darin eingesetzte Dichtelement das hindurchgeführte Verstärkungselement im Querschnitt gesehen beidseitig, vorzugsweise ringförmig, so dass das Dichtelement im aufgeblasenen Zustand das Verstärkungselement fixiert und die zugeordnete Trägerschicht-Aussparung abdichtet. Mit einem derartigen Aufbau wird somit zusätzlich das Verstärkungselement während des Schäumvorgangs in vorteilhafter Weise fixiert, so dass nicht die Gefahr besteht, dass dieses während des Schäumvorgangs ggf. wieder teilweise in unerwünschter Weise in den Zwischenraumbereich zwischen der Deckschicht und der Trägerschicht hineingezogen wird. Dadurch wird die Funktionssicherheit der Vorrichtung weiter wesentlich erhöht. Mit einem derartigen funktionsintegrierten Aufbau ist zudem auch ein relativ kompakter Aufbau im Durchführungsbereich des Verstärkungselements und im Ausbildungsbereich der Dichtelement-Ausnehmungen möglich, was insbesondere bei beengten Platzverhältnissen in Verbindung mit dem Einbau dieser zusätzlichen Maßnahmen von Vorteil ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Trägerschicht im Aussparungsbereich voneinander beabstandete und die jeweilige Aussparung bildende sowie von der Trägerschicht in Richtung Trägerschicht-Werkzeughälfte abstehende Aussparungswände auf. Diese Aussparungswände ragen im in die Werkzeughälfte eingelegten Zustand der Trägerschicht wenigstens teilweise bis in den Bereich der ringförmigen Dichtelement-Ausnehmung. Dadurch wird erreicht, dass das Dichtelement im aufgeblasenen Zustand zusätzlich wenigstens mit einem oberen Randbereich in einer formschlüssigen Anlageverbindung an einer Außenseite der Aussparungswände vorzugsweise umgreifend anliegt, während ein weiterer Teilbereich des aufgeblasenen Dichtelements die Aussparungsmündung abdeckt und abdichtet. Mit einem derartigen Aufbau kann somit zudem über das aufgeblasene Dichtelement auch eine vorteilhafte Fixierung der Trägerschicht im Werkzeug erzielt werden. Neben der Dichtfunktion weist das Dichtelement hier somit in einer vorteilhaften Doppelfunktion auch gleichzeitig eine Haltefunktion für das Trägerteil im Werkzeug auf. Diese Mehrfachfunktion des Dichtelements beruht insbesondere auf der Möglichkeit der Konturanpassung des aufblasbaren Dichtelements im Aussparungsbereich.
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Im nichtaufgeblasenen Zustand ist das Dichtelement schlaff in der jeweils zugeordneten Dichtelement-Ausnehmung aufgenommen und dort gehalten. Damit wird erreicht, dass das Verstärkungselement mit dessen freien Enden auf einfache Weise ohne Behinderung durch das Dichtelement durch die Aussparung und durch den entsprechenden Werkzeughälftenbereich hindurchgeführt werden kann.
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Das Dichtelement ist gemäß einer konkreten Ausgestaltung durch ein mittels einer ansteuerbaren Aufblasvorrichtung aufblasbares Hohlprofil gebildet. Als Aufblasmedium kann z. B. Luft oder aber auch ein anderes Medium, wie z. B. eine Flüssigkeit, verwendet werden.
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In einer konkreten Ausgestaltung ist die Abdeckeinrichtung durch zwei Abdeckklappen gebildet, denen jeweils ein Verstärkungselement zugeordnet ist, das durch jeweils eine jedem Verstärkungselement zugeordnete Aussparung in der Trägerschicht zu jeweils einem entsprechend zugeordneten Dichtelement in der Trägerschicht-Werkzeughälfte geführt ist. Eine derartige Abdeckeinrichtung mit zwei Abdeckklappen weist eine besonders gute Öffnungskinematik mit schneller Freigabe der Airbagaustrittöffnung auf.
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Grundsätzlich gibt es verschiedene Möglichkeiten das Verstärkungselement auszubilden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verstärkungselement durch eine Gewebelage gebildet. Eine derartige Gewebelage lässt sich besonders einfach in die Deckschicht einbetten bzw. an deren Innenseite anheften. Dies kann z. B. einfach dadurch erfolgen, dass die Deckschicht als Slushhaut ausgebildet ist, die in einem Slushverfahren hergestellt wird, bei dem während des Aushärtens der Slushhaut die Gewebelage als Verstärkungselement in die Slushhaut eingedrückt oder angedrückt wird.
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Gemäß Anspruch 11 wird nach dem Einbringen der Deckschicht und der Trägerschicht in die Werkzeughälften und nach dem Durchführen des freien Endes des wenigstens einen Verstärkungselements durch die diesem entsprechend zugeordnete Aussparung wenigstens ein jeder Aussparung zugeordnetes und in der Trägerschicht-Werkzeughälfte angeordnetes, aufblasbares Dichtelement zur Abdichtung der Aussparung aufgeblasen. Anschließend wird der Bereich zwischen Deckschicht und Trägerschicht mit einem Schaummaterial ausgeschäumt. Nach diesem Ausschäumvorgang wird das wenigstens eine Dichtelement wieder entspannt und die Werkzeughälften werden zur Entnahme des fertigen Bauteils geöffnet.
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Mit einer derartigen Verfahrensführung wird vorteilhaft ein Schaumaustritt während des Schäumvorgangs durch die Aussparungen hindurch vermieden, so dass es zu keinem Verkleben der Trägerschicht mit der dieser zugeordneten Werkzeugteilhälfte bzw. zu einer unerwünschten Verunreinigung des Werkzeug insgesamt kommen kann. Weiter wird hierdurch auch vermieden, dass das Ausschäumen der Zwischenschichten unvollständig erfolgt.
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Das bevorzugt durch eine Gewebelage gebildete Verstärkungselement wird vorzugsweise mittels einer Durchfädelvorrichtung durch die jeweils zugeordnete Aussparung in der Trägerschicht durchgefädelt.
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Mit einer derartigen Vorrichtung und einer derartigen Verfahrensführung wird die Herstellung eines ein Airbagmodul in einem Fahrzeug abdeckenden Bauteils im Rahmen einer Großserienfertigung ermöglicht, da das Werkzeug nicht nach jedem Schäumvorgang wieder gereinigt werden muss. Dadurch lassen sich die Herstellkosten vorteilhaft minimieren. Ein derartiger Aufbau der Vorrichtung und eine derartige Verfahrensführung können zudem auf einfache Weise an die unterschiedlichen Erfordernisse bei unterschiedlichen Bauteilen angepasst werden, so dass auch ein flexibler Einsatz derselben möglich ist und diese vielfältigst verwendet werden können.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen schematischen Querschnitt durch einen Teilbereich einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Bereich von durch Aussparungen in einer Trägerschicht eines Bauteils durchgefädelten Gewebelagen,
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2 eine schematische, vergrößerte Detaildarstellung eines Durchfädelbereichs im nichtaufgeblasenen Zustand eines Dichtelements, und
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3 eine schematische Darstellung gemäß 2 im aufgeblasenen Zustand des Dichtelements.
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In der 1 ist schematisch ein Querschnitt durch einen Teilbereich einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gezeigt, die aus einer oberen Deckschicht-Werkzeughälfte 2 und einer unteren Trägerschicht-Werkzeughälfte 3 besteht. In der Darstellung der 1 ist in die Deckschicht-Werkzeughälfte 2 eine Deckschicht 4 eingebracht, während in die Trägerschicht-Werkzeughälfte 3 eine Trägerschicht 5 eingebracht ist.
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Diese Deckschicht 4 und die Trägerschicht 5 werden mittels einer in der 3 dargestellten Schaumschicht 6 verbunden und bilden dann z. B. ein Innenverkleidungsteil 7 aus, mit dem im montierten Zustand ein hier nicht dargestelltes Airbagmodul abdeckbar ist. Um im aktivierten Zustand des Airbagmoduls ein Austreten des Airbags durch das Innenverkleidungsteil 7 hindurch zu ermöglichen, ist in diesem ein Airbagaustrittbereich 8 ausgebildet, in dem eine Airbagaustrittöffnung ausbildbar ist, die im nichtaktivierten Grundzustand von einer hier nicht dargestellten Abdeckeinrichtung verschlossen ist. Diese Abdeckeinrichtung soll im vorliegenden Beispielfall durch zwei Airbagklappen gebildet sein, deren Lage durch Einbringen einer entsprechenden Materialschwächung von der Trägerschichtseite her in das Innenverkleidungsteil 7 definiert wird. Durch den Aufblasdruck des Airbags reißen dann die Materialschwächungen im Innverkleidungsteil 7 auf und bilden somit zwei aufschwenkende Airbagklappen, die die Airbagaustrittöffnung freigeben. Um bei diesem Aufreißen und Aufschwenken der Airbagklappen zu vermeiden, dass sich Teile der Trägerschicht, des Schaums und/oder der Deckschicht ablösen können, ist in die Deckschicht 4 eine Gewebelage 9 eingebettet, die vor dem Ausschäumen mit ihren freien Enden, wie dies aus der 1 ersichtlich ist, durch entsprechende Trägerschicht-Aussparungen 10 in der Trägerschicht 5 hindurchgeführt ist, um diese im Rahmen der Montage an fahrzeugfesten Bauteilen, wie z. B. der Karosserie, zu befestigen. Bei der Herstellung der Materialschwächung ist dabei auch die Gewebelage 9 dort zu durchtrennen, wo dies erforderlich ist, z. B. im Angrenzungsbereich der beiden auszubildenden Airbagklappen.
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Wie dies insbesondere aus der 2 ersichtlich ist, die eine vergrößerte, schematische Detaildarstellung einer der Trägerschicht-Aussparungen 10 der 1 zeigt, weist die Trägerschicht 5 im Aussparungsbereich voneinander beabstandete und die jeweilige Aussparung 10 bildende sowie von der Trägerschicht 5 in Richtung Trägerschicht-Werkzeughälfte 3 abstehende Aussparungswände 11 auf, die im in der 1 und in der 2 dargestellten eingelegten Zustand der Trägerschicht 3 teilweise bis in den Bereich einer ringförmigen Dichtelement-Ausnehmung 12 im oberen Randbereich der Trägerschicht-Werkzeughälfte 3 ragen.
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In diese Dichtelement-Ausnehmungen 12, die jeder der Trägerschicht-Aussparungen 10 zugeordnet sind, ist jeweils ein aufblasbares Dichtelement 13 aufgenommen und gehalten. Die Dichtelement-Ausnehmungen 12 sind somit hier gleichzeitig Bestandteil von Gewebelage-Ausnehmungen 14 im oberen Randbereich der Trägerschicht-Werkzeughälfte 3, durch die die freien Enden der Gewebelage 9 hindurchgeführt sind.
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Nach dem Einlegen der Deckschicht 4 in die Deckschicht-Werkzeughälfte 2 und der Trägerschicht 5 in die Trägerschicht-Werkzeughälfte 3 werden diese freien Enden der Gewebelage 9 mittels einer hier nicht dargestellten Durchfädelvorrichtung durch die Trägerschicht-Aussparungen 10, die Dichtelement-Ausnehmungen 12 und damit auch durch die Gewebelage-Ausnehmungen 14 hindurchgefädelt, wie dies den Darstellungen der 1 und 2 zu entnehmen ist.
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Unmittelbar vor oder gleichzeitig mit dem Beginn des Ausschäumens bei geschlossenen Werkzeughälften 2, 3 werden die in den Dichtelement-Ausnehmungen 12 angeordneten Dichtelemente 13 mittels einer hier nicht dargestellten Aufblasvorrichtung angesteuert und aufgeblasen, wodurch sich die Dichtelemente 13 ringförmig mit einem oberen Randbereich in einer formschlüssigen Anlageverbindung an einer Außenseite der Aussparungswände 11 umgreifend anlegen, wie dies aus der 3 ersichtlich ist, während ein weiterer Teilbereich der aufgeblasenen Dichtelemente 13 die Aussparungsmündungen 15 abdeckt und gegen einen Schaumaustritt in den Werkzeughälftenbereich abdichtet, wie dies ebenfalls aus der 3 ersichtlich ist.
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In diesem aufgeblasenen Zustand der Dichtelemente 13 fixieren somit diese über die Anlageverbindung an den Aussparungswänden 11 die Trägerschicht 5 in der Trägerschicht-Werkzeughälfte 3 und gleichzeitig auch die freien Enden der Gewebelage 9, so dass die Gewebelage 9 nicht im Verlauf des Schäumvorgangs in den Zwischenbereich der Deckschicht 4 und der Trägerschicht 5 gezogen werden kann.
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Nach einer gewissen Haltezeit werden nach dem Schäumvorgang die Dichtelemente 13 entspannt und die Werkzeughälften 2, 3 zur Entnahme des fertigen Innenverkleidungsteils 7 geöffnet.
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Die Erfindung wurde hier vorliegend mit einem ringförmigen Dichtelement 13 beschrieben. Je nach Art und Lage der Ausbildung der freien Gewebelageenden und damit der Trägerschicht-Aussparungen 10 können die jeweiligen Dichtelemente 13 aber auch in die Bildebene hinein gesehen verlaufende separate Dichtkörper sein, die nicht ringförmig umlaufend ausgebildet sind. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn die Gewebelage 9 sich mit ihren freien Enden flächig in Richtung in die Bildebene hinein oder heraus erstreckt. Jedoch können die Dichtelemente 13 auch in einem solchen Fall ohne weiteres ringförmig umlaufend ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Deckschicht-Werkzeughälfte
- 3
- Trägerschicht-Werkzeughälfte
- 4
- Deckschicht
- 5
- Trägerschicht
- 6
- Schaumschicht
- 7
- Innenverkleidungsteil
- 8
- Airbagaustrittbereich
- 9
- Gewebelage
- 10
- Trägerschicht-Aussparungen
- 11
- Aussparungswände
- 12
- Dichtelement-Ausnehmungen
- 13
- Dichtelemente
- 14
- Gewebelage-Ausnehmungen
- 15
- Aussparungswindungen
