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Die
Erfindung betrifft ein Gassackmodul für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem.
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Das
Gassackmodul eines Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystems umfaßt üblicherweise
ein Gehäuse
mit einem Trägerteil
für einen
Gasgenerator und einer Abdeckung für den in dem Gehäuse aufgenommenen
Gassack. Das Trägerteil
und die Abdeckung können
als separate Bauteile ausgebildet oder integral mit weiteren Gehäuseteilen
gebildet sein. An die Bauteile des Gassackmoduls werden aufgrund ihrer
sichtbaren Anordnung im Fahrzeug bzw. ihrer besonderen Funktion,
Lasten zu tragen bzw. großen Kräften zu
widerstehen, hohe Anforderungen gestellt. Aus diesem Grund werden
die Gehäuseteile wie
Abdeckungen und Gasgeneratorträger
bis jetzt aus Metall oder einem kompakt gespritzten Kunststoff hergestellt.
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Aus
der
DE 43 38 666 A1 ist
ein einstückig durch
Spritzgießen
hergestelltes Airbag-Gehäuse bekannt.
Als Werkstoff für
das Airbag-Gehäuse
wird eine gießbare
Leichtmetallegierung oder ein spritzgießfähiger Kunststoff verwendet.
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In
der
DE 195 46 585
A1 ist eine Gassackabdeckung beschrieben, die als Hauptbestandteil
eine oder mehrere miteinander in Verbund gebrachte Schichten aus
Elastomerlegierungen aufweist. Die Elastomerlegierungen bestehen
aus Mischungen eines thermoplastischen Polymers mit einem unvernetzten,
teilvernetzten oder vollvernetzten EPDM-Terpolymer, Blockcopolymeren
von alternierenden Polyester- und Polyetherblöcken oder Blockcopolymeren
von Polystyrol und Polyolefinen. In die Innenseite der Abdeckung
ist mit Hilfe eines Lasers eine Reißlinie bis zu einer vorbestimmten
Restwandstärke
eingebracht.
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Handelsüblich sind
ferner Gassackmodule, bei denen die Abdeckung aus einem weichen
thermoplastischen Elastomer gebildet ist und die weiteren Gehäuseteile
aus einem harten Kunststoff, beispielsweise einem glasfaserverstärkten Polyamid oder
Polypropylen, bestehen.
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Ein
Verfahren zur Herstellung von geschäumten thermoplastischen Elastomeren
ist aus der
EP 1 090
065 B1 bekannt.
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Die
aus einem Metall oder kompakt gespritzten Kunststoffen hergestellten
Bauteile des Gassackmoduls weisen jedoch ein hohes Gewicht auf.
Darüber
hinaus kann bei den aus kompakt gespritzten Kunststoffen hergestellten
Bauteilen eine gewisse Bauteilungenauigkeit auftreten. Als Ursache
für diese Bauteilungenauigkeit
wird Verzug und Materialschwindung beim Abkühlen des geschmolzenen Kunststoffs
im Spritzgießwerkzeug
angesehen. Aufgrund von Wandstärkenunterschieden
in Biege- und Scharnierbereichen sowie im Bereich von Rippen und
Aufreißlinien
oder anderen Wandstärkensprüngen entstehen
so Deformationen, Einfallstellen und Abzeichnungen auf der Oberfläche, die
insbesondere bei Gassackmodulabdeckungen nicht gewünscht sind
und eine Nachbearbeitung des Werkstücks erfordern.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gassackmodul vorzuschlagen,
das unter Berücksichtigung
der genannten Gesichtpunkte möglichst einfach
und preiswert herstellbar ist, und das zudem möglichst leicht ist, ohne daß Funktionsnachteile
in Kauf zu nehmen sind.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Gassackmodul für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem
vorgeschlagen, das ein Gehäuse
mit einem Trägerteil
für einen
Gasgenerator und einer Abdeckung für einen in dem Gehäuse aufgenommenen
Gassack umfaßt,
wobei das Gehäuse mindestens
teilweise aus einem thermoplastischen Elastomer besteht, und das
dadurch gekennzeichnet ist, daß das
thermoplastische Elastomer unter Verwendung eines physikalischen
oder chemischen Treibmittels geschäumt ist.
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Durch
die Verwendung eines geschäumten thermoplastischen
Elastomers bei der Herstellung der Gehäuseteile des Gassackmoduls
verringert sich deren Dichte im Vergleich zu Bauteilen aus kompakt gespritzten
Kunststoffen oder Metall. Das erfindungsgemäße Gassackmodul weist daher
ein geringeres Gewicht als die vergleichbaren Bauteile aus dem Stand
der Technik auf. Durch den geringeren Materialverbrauch sind auch
die Bauteilkosten niedriger. Gleichzeitig findet ein Ausgleich der
während
der Abkühlung
des geschmolzenen Kunststoffs in der Spritzgießform auftretenden Materialschwindung durch
die von dem physikalischen oder chemischen Treibmittel gebildeten
Gasblasen statt. Die Gasblasen erzeugen in dem geschäumten thermoplastischen
Elastomer einen Gegendruck, der eine durch Materialschwindung bedingte
Deformation der Bauteiloberfläche
ausgleicht. Die Bauteile weisen somit verbesserte optische Eigenschaften
und eine bessere Paßgenauigkeit
auf. Gleichzeitig können
die bekannt guten mechanischen Eigenschaften der als Ausgangsmaterial
verwendeten thermoplastischen Elastomere beibehalten werden. So
sind die aus erfindungsgemäß geschäumten thermoplastischen Elastomeren
hergestellten Bauteile unter den Umgebungsbedingungen formstabil
und in der Lage, hohe Lasten aufzunehmen. Das reduzierte Gewicht
der Bauteile des erfindungsgemäßen Gassackmoduls führt im Aktivierungsfall
wegen der kleineren zu bewegenden Massen ferner zu einer geringeren
Belastung von Scharnieren und anderen Verbindungselementen, so daß auch die
Gefahr einer Separierung von Teilen des Moduls verringert ist.
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Vorzugsweise
ist das thermoplastische Elastomer aus der aus thermoplastischen
Polyurethan-Elastomeren (TPE-U), thermoplastischen Polyamid-Elastomeren (TPE-A),
thermoplastischen Polyester-Elastomeren (TPE-E), thermoplastischen
Polyolefin-Elastomeren (TPE-O) oder thermoplastischen Styrol-Blockcopolymeren
(TPE-S) bestehenden Gruppe ausgewählt. Als thermoplastische Polyester-Elastomere
eignen sich insbesondere Blockcopolymere, die aus alternierenden
harten Polyesterblöcken
und weichen Polyetherblöcken
aufgebaut sind. Die Polyesterblöcke
sind dabei aus Diolen, vorzugsweise 1,4-Butandiol, und Dicarbonsäuren, vorzugsweise
Terephthalsäure,
gebildet. Zur Herstellung der Blockcopolymere werden die Polyesterblöcke mit langkettigen,
endständige
Hydroxylgruppen tragenden Polyethern verestert. Als thermoplastische
Styrol-Blockcopolymere eignen sich insbesondere Blockcopolymere
von Polystyrol und Polyolefinen. Diese sind durch ihren Dreiblock-Aufbau
aus zwei thermoplastischen Polystyrol-Endblöcken und einem elastomeren
Mittelblock aus Polyolefin gekennzeichnet. Vorzugsweise werden als
TPE-S die Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymere, Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymere
oder Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol-Blockcopolymere sowie deren
hydrierte Derivate verwendet. In diesen „TPE-S"-Blockcopoly meren bilden die harten
Polystyrolsegmente Bereiche mit einheitlicher Stoffcharakteristik
(Domänen) aus,
die als räumliche,
physikalische Vernetzungsstellen für die flexiblen, weichen Polyolefinsegmente wirken.
Die geschäumten
thermoplastischen Elastomere können
nach den bekannten Verfahren der dynamischen Vulkanisation voll-
oder teilvernetzt sein. Als Vernetzer eignen sich insbesondere Schwefel oder
Schwefel enthaltende Verbindungen wie Dischwefeldichlorid, Peroxide
und auf Silizium basierende Vernetzer.
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Das
physikalische Treibmittel ist vorzugsweise Stickstoff, Kohlenstoffdioxid
oder ein niedrig siedender Kohlenwasserstoff. Bei physikalischen
Treibmitteln wird die Schäumung
des thermoplastischen Elastomers durch Änderung des Aggregatszustands des
Treibmittels erreicht, d.h. durch Verdunsten einer Flüssigkeit,
bzw. wenn das Treibmittel ein Gas ist, durch dessen Expansion.
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Das
chemische Treibmittel ist vorzugsweise Ammoniumbicarbonat, ein Azodicarbonsäureamid, eine
N-Nitrosoverbindung oder ein Sulfonylhydrazid. Diese Verbindungen
zeichnen sich dadurch aus, daß sie
sich bei erhöhter
Temperatur zersetzen oder durch chemische Reaktion umwandeln. Die
dabei entstehenden Reaktionsprodukte bilden das zum Schäumen erforderliche
Treibgas. Als Treibmittel eignen sich beispielsweise auch die aus
der
EP 1 090 065 A1 bekannten
Verbindungen, die bei Erwärmen Wasser
abspalten, wie beispielsweise kristallwasserhaltige Metallsalze
oder Metallhydroxide. Diese Verbindungen werden üblicherweise zusammen mit den oben
beschriebenen chemischen oder physikalischen Treibmitteln eingesetzt.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung besteht wenigstens die Abdeckung des Gassackmoduls
aus dem geschäumten
thermoplastischen Elastomer, während
die übrigen
Gehäuseteile
wie Generatorträger
und/oder Rahmenteile aus den üblicherweise
verwendeten harten und ggf. faserverstärkten Kunststoffen gebildet
sein können. Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann vorgesehen sein, daß wenigstens der Generatorträger aus
dem geschäumten
thermoplastischen Elastomer besteht und die Abdeckung in herkömmlicher
Weise aus kompakt gespritzten Kunststoffen gebildet ist.
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Vorzugsweise
besteht jedoch das gesamte Gassackmodulgehäuse mit der Abdeckung und dem Gasgeneratorträger aus
dem geschäumten
thermoplastischen Elastomer. Dies führt nicht nur zu einer Material-
und damit Kosten ersparnis sondern auch zu einer Zykluszeitreduzierung,
da nur noch ein Arbeitsschritt zur Herstellung des Modulgehäuses benötigt wird.
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Schließlich kann
das thermoplastische Elastomer noch übliche Füllstoffe, Flammschutzmittel, Pigmente,
Farbstoffe und weitere, in solchen Elastomeren verwendete Additive
enthalten.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für ein Gassackmodul, bei dem
ein thermoplastisches Elastomer in einer Spritzgießmaschine
plastifiziert und in eine Form für
das Gassackmodulgehäuse
eingebracht wird, und das dadurch gekennzeichet ist, daß das plastifizierte
thermoplastische Elastomer ein chemisches oder physikalisches Treibmittel
enthält
und in der Form unter Bildung eines Gehäuseteils aus einem geschäumten themoplastischen
Elastomers aushärtet.
Auf diese Weise werden bei der Herstellung nahezu verzugsfreie Bauteile
erhalten, die keiner Nachbearbeitung mehr bedürfen.
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Weitere
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
liegen darin, daß die
Zykluszeit bei der Herstellung der geschäumten Gehäuseteile aufgrund der stärkeren Nukleierung
der Kunststoffschmelze reduziert werden kann, d.h., die Bauteile
aus den spritzgegossenen geschäumten
thermoplastischen Elastomeren härten
schneller aus. Auch sind längere Fließwege in
der Spritzgießmaschine
möglich,
da die geschäumten
thermoplastischen Elastomere eine niedrigere Viskosität aufweisen
und daher die Form leichter füllen.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
In diesen zeigen:
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1 eine
schematische halbseitige Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gassackmoduls; und
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2 eine
schematische Darstellung des der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips
anhand eines Ausschnitts aus einer Abdeckung des Gassackmoduls von 1 im
Bereich einer Reißlinie.
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1 zeigt
ein Gassackmodul 10, das in ein Lenkrad 12 eingesetzt
ist. Das Gassackmodul 10 enthält einen in einem napfförmigen Gehäuseteil 14 aufgenommenen,
gefalteten Gassack 16. Ein Rand 18 einer Einblasöffnung des Gassacks 16 liegt
zwischen einem Boden 17 des Gehäuseteils 14 und einem
separaten, ringförmigen
Gassackhalteelement 20. Der Boden 17 des Gehäuseteils 14 dient
als Trägerteil
für einen
Gasgenerator 22 und weist eine Öffnung auf, in die der Gasgenerator 22 mit
einem ringförmigen Flansch
eingesetzt ist, der ebenfalls zwischen dem Gassackhalteelement 20 und
dem Boden 17 des Gehäuseteils 14 angeordnet
ist. Das Gehäuseteil 14 weist
ferner eine sich vom Boden 17 im wesentlichen in axialer
Richtung A erstreckende Seitenwand 24 auf. Über dem
Gassack 16 und dem napfförmigen Gehäuseteil 14 ist als
weiteres Gehäuseteil
eine Abdeckung 26 angeordnet, die angeformte Stützen 28 aufweist,
an denen die Abdeckung 26 mit der Seitenwand 24 des
Gehäuseteils 14 verbunden
ist. In die Abdeckung 26 sind eine oder mehrere Reißlinien 30 als
Sollbruchstellen eingebracht, an denen die Abdeckung im Aktivierungsfall
durch den sich entfaltenden Gassack 16 aufgerissen wird.
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Bei
der hier gezeigten Ausführungsform
sind der Boden 17 und die Seitenwand 24 des Gehäuseteils 14 integral
miteinander ausgebildet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die
Seitenwand 24 als separates Rahmenteil des Gasackmodulgehäuses auszubilden.
An ein solches Rahmenteil können
beispielsweise die Stützen 28 der
Abdeckung 26 integral angeformt sein.
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Das
Gehäuse
des Gassackmoduls 10 mit dem napfförmigen Gehäuseteil 14 und der
Abdeckung 26 besteht ganz oder teilweise aus einem thermoplastischen
Elastomer, das aus der aus thermoplastischen Polyurethan-Elastomeren,
thermoplastischen Polyamid-Elastomeren, thermoplastischen Polyester-Elastomeren,
thermoplastischen Polyolefin-Elastomeren oder thermoplastischen
Styrol-Blockcopolymeren bestehenden Gruppe ausgewählt ist,
und das bei der Herstellung des Modulgehäuses im Spritzgießwerkzeug
unter Verwendung eines physikalischen oder chemischen Treibmittels
geschäumt
ist.
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2 zeigt
einen Ausschnitt der Abdeckung 26 aus 1 im
Bereich der Reißlinie 30.
In diesem Bereich können
die bei der Abkühlung
der Kunststoffschmelze im Spritzgießwerkzeug aufgrund der Materialschwindung
auftretenden und unterschiedlich starken Zugkräfte zu einer Deformation der
Oberfläche
der Abdeckung 26 führen.
In den erfindungsgemäßen Bauteilen
aus geschäumten
thermoplastischen Elastomeren erzeugen die von den chemischen oder
physikalischen Treibmitteln freigesetzten Gasblasen 32 jedoch
einen Gegendruck, hier dargestellt durch die Pfeile P, der diese
Oberflächendeformation
ausgleicht.
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Die
Herstellung der Gehäuseteile
des Gassackmoduls erfolgt auf konventionellen Spritzgießmaschinen.
Dazu wird dem thermoplastischen Elastomer mindestens ein physikalisches
oder chemisches Treibmittel zugemischt. In Falle des chemischen
Treibmittels, z.B. eines Azodicarbonsäureamids, erfolgt die Zumischung
zum thermoplastischen Elastomer vor dem Einbringen in die Spritzgießmaschine,
und im Fall des physikalischen Treibmittels, z.B. von Stickstoff
oder Kohlenstoffdioxid, erfolgt die Zumischung zur Schmelze des
Elastomers entweder im Plastifizieraggregat oder vor der Schneckenspitze in
der Spritzgießmaschine.
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Wird
ein chemisches Treibmittel verwendet, so wird dem Treibmittel während des
Plastifizierens des thermoplastischen Elastomers im Zylinder der Spritzgießmaschine
soviel Wärme
zugeführt,
daß sich
das Treibmittel zersetzt. Beim Einströmen in das Werkzeug expandiert
die Schmelze aus dem thermoplastischen Elastomer aufgrund des nicht
mehr vorhandenen Gegendrucks und es entstehen Gasblasen in der Schmelze.
Diese erzeugen in dem geschäumten
thermoplastischen Elastomer einen Gegendruck, der den während des
Abkühlens
des geschmolzenen Kunststoffs auftretenden Zugkräften entgegenwirkt und eine
durch Materialschwindung bedingte Deformation der Bauteiloberfläche ausgleicht.
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Bei
der Verwendung von physikalischen Treibmitteln eignet sich zur Herstellung
der Bauteile insbesondere das Direktbegasungsverfahren, bei dem
Stickstoff oder Kohlenstoffdioxid im überkritischen Zustand zur Schmelze
zugemischt wird. Nach diesem Verfahren hergestellte Bauteile bestehen
aus geschlossenzelligen Mikrostrukturschäumen mit sehr feinem Schaumkern.
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Durch
die vorliegende Erfindung können
somit Bauteile bereitgestellt werden, die eine kompakte, porenarme
Außenhaut
und einen geschäumten Kern
haben, die nahezu verzugsfrei sind, keine Deformation der Bauteiloberfläche und
auch ein geringeres Gewicht als Bauteile aus dem Stand der Technik
aufweisen.