DE102007054260A1 - Formhaut für ein Interieurbauteil eines Kraftfahrzeugs sowie Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

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Abstract

Eine Formhaut für ein Interieurbauteil eines Kraftfahrzeugs weist eine Sollbruchstelle auf, beispielsweise für eine Durchtrittsöffnung eines Airbags, wobei die Sollbruchstelle durch eine definierte Verstärkung der Formhaut gebildet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine eine Sollbruchstelle aufweisende Formhaut für ein Interieurbauteil eines Kraftfahrzeugs sowie ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer solchen Formhaut.
  • An Teile der Innenraumverkleidung von Kraftfahrzeugen werden heutzutage vielfältige Anforderungen gestellt. Eine Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs beispielsweise muss zum einen so stabil ausgeführt sein, dass ein Zerstören der Instrumententafel in Extremsituationen, wie beispielsweise einem Unfall, mit dem damit einhergehenden Verletzungsrisiko für die Fahrzeuginsassen ausgeschlossen ist. Gleichzeitig muss die Instrumententafel jedoch bei einem Aufprall eines Gegenstands und insbesondere eines Körperteils eines Fahrzeuginsassen Energie absorbierend wirken, um das Verletzungsrisiko durch den Aufprall zu minimieren. Weiterhin werden an Teile der Innenraumverkleidung hohe Anforderungen hinsichtlich ihrer Optik und Haptik gestellt.
  • Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, werden Teile der Innenraumverkleidung (Interieurbauteile) und insbesondere Instrumententafeln heutzutage regelmäßig als mehrschichtige Bauteile hergestellt, wobei diese häufig im sogenannten Hinterschäumverfahren produziert werden.
  • Hierbei wird in der Regel eine in optischer und haptischer Hinsicht hochwertige Oberflächenschicht zusammen mit einem Trägerbauteil, das die Stabilität des Bauteils sicherstellt und der Befestigung der Instrumententafel im Innenraum des Automobils dient, in ein Formwerkzeug eingelegt und der Zwischenraum zwischen diesen beiden Elementen mit einem Kunststoff (häufig einem Polyurethan-Schaum) ausgeschäumt.
  • Die Oberflächenschicht wird häufig als Formhaut bereitgestellt, d. h. diese weist bereits die Oberflächengeometrie des späteren Bauteils auf.
  • Aus DE 103 20 341 A1 ist es bekannt, eine Formhaut für ein Interieurbauteil eines Kraftfahrzeugs durch das Aufsprühen einer Polyurethan-Verbindung in eine offene Sprühform zu erzeugen. Dazu werden zwei Komponenten der Polyurethan-Verbindung getrennt einer Sprühvorrichtung zugeführt und auf die Formoberfläche ausgetragen, wo diese zu einer kompakten, geschlossenen Polyurethanhaut reagieren. Mittels des aus der DE 103 20 341 A1 bekannten Verfahrens können auf einfache Weise Formhäute auch mit komplexen Geometrien gefertigt werden, wie sie insbesondere auch zur Herstellung von Instrumententafeln durch das Hinterschäumverfahren benötigt werden.
  • Als problematisch bei der Konstruktion derartiger Instrumententafeln hat sich unter anderem die Integration des Beifahrer-Airbags herausgestellt. Ein solches Airbag-Modul ist in der Regel in einem Bereich unterhalb der Instrumententafel angeordnet, wobei die Instrumententafel eine Öffnung aufweisen muss, durch die der sich entfaltende Airbag im Falle eines Unfalls hindurch treten kann. Aus optischen Gründen ist es nicht nur vorgesehen, diese Öffnung mittels einer Klappe abzudecken, sondern es ist auch gewünscht, dass diese Klappe nahtlos, d. h. von außen nicht sichtbar, in die Instrumententafel integriert wird. Hierzu ist in der Regel vorgesehen, dass das Trägerbauteil mit einer entsprechenden Klappe ausgebildet ist, und die darüber liegenden Kunststoffschichten (Zwischenschicht und Formhaut) rückseitig soweit ge schwächt werden, dass zwar die Sichtseite der Instrumententafel nahtlos ausgebildet ist, gleichzeitig jedoch ein definiertes Einreißen der Instrumententafel entlang dieser Sollbruchstelle im Fall des Auslösens des Airbags gewährleistet ist.
  • Ein solches Schwächen der Formhaut stellt jedoch einen relativ großen Arbeitsaufwand dar, was insbesondere auf die geringen Toleranzen zurückzuführen ist, mit denen die entsprechende Schwächung erfolgen muss, um zum einen die optische Unversehrtheit der Formhautoberfläche zu gewährleisten, gleichzeitig jedoch eine ausreichende Funktionssicherheit als Sollbuchstelle zu gewährleisten. Eine zu große Formhautschwächung kann beispielsweise dazu führen, dass sich die Sollbruchstelle an der Sichtseite der Formhaut optisch abzeichnet. Eine zu geringe Schwächung dagegen kann dazu führen, dass die Formhaut nicht exakt entlang dieser Sollbruchstelle aufreißt, wodurch zum einen die Funktionsfähigkeit des Airbags eingeschränkt werden kann und zum anderen ein Partikelflug entstehen kann, der zu einer Verletzung der Fahrzeuginsassen führen kann.
  • Die gängigsten Verfahren zur Schwächung von Formhäuten ist der Heiß- oder Kaltschnitt. Weiterhin kann die Sollbruchstelle auch geprägt oder gelasert werden. Alle diese Verfahren haben gemeinsam, dass die zunächst in einer gewünschten Stärke erzeugte Formhaut an der definierten Sollbruchstelle durch Materialzerstörung oder -abtrag eine lokal verringerte Wandstärke erhält.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Formhaut sowie ein Verfahren zur Herstellung eben dieser anzugeben. Insbesondere soll die Erfindung eine einfache und dadurch kostengünstige Integration einer Sollbruchstelle in die Formhaut ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Patentansprüche.
  • Der Kern der Erfindung sieht vor, bei einer Formhaut für ein Interieur-Bauteil eines Kraftfahrzeugs die gewünschte Sollbruchstelle, die insbesondere zur Ausbildung einer Durchtrittsöffnung für einen Airbag vorgesehen sein kann, nicht durch eine gezielte Schwächung der Formhaut entlang dieser Sollbruchstelle auszubilden, sondern – im Gegenteil – durch eine vorzugsweise angrenzend entlang dieser Sollbruchstelle verlaufende, definierte Verstärkung. Da es verfahrenstechnisch deutlich weniger aufwendig sein kann, eine Formhaut entsprechend zu verstärken, als diese entlang einer Sollbruchstelle definiert zu schwächen, kann durch die Erfindung die Herstellung einer solchen Formhaut für ein Interieur-Bauteil eines Kraftfahrzeugs deutlich vereinfacht und damit kostengünstiger ausgeführt werden. Zudem werden durch die Erfindung die Qualitätsrisiken, die mit dem Schwächen einer Formhaut, wie es im Stand der Technik durchgeführt wird, verbunden sind, vermieden.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer solchen, eine Sollbruchstelle aufweisenden Formhaut für ein Interieur-Bauteil eines Kraftfahrzeugs, umfasst das Einbringen eines Kunststoffwerkstoffs in ein Formwerkzeug zur Ausbildung der Formhaut sowie ein Verstärken der Formhaut entlang der gewünschten Sollbruchstelle.
  • Um ein exakt definiertes Aufreißen der Formhaut an der Sollbruchstelle zu gewährleisten, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, die Sollbruchstelle beidseitig entsprechend zu verstärken.
  • Vorzugsweise umfasst die Verstärkung der Formhaut zumindest eine Vliesschicht, die entlang der Sollbruchstelle in die Formhaut integriert wird. Bei einer entsprechenden Auswahl der Fasern dieser Vliesschicht, die beispielsweise als lose verbundenes Wirr- oder Strukturvlies vorliegen kann, kann eine Verstärkung erzielt werden, die trotz einer geringen Dicke (verbessert die Integrationsmöglichkeiten in die Formhaut) und einem geringen Flächengewicht eine hohe Reißfestigkeit aufweist. Insbesondere können die Fasern des Vieles aus Polyäthylen (PE) oder Polyamid (PA) und/oder Aramid ausgeführt sein. Weiterhin können die Fasern ein bevorzugtes Flächengewicht von 6 bis 20 g/m2 aufweisen.
  • Weiterhin bevorzugt kann die Formhaut eine Schicht aus einem gesprühten Kunststoffwerkstoff umfassen, in den diese Vliesschicht eingebettet ist. Eine solche Ausgestaltung kann eine besonders in optischer Hinsicht vorteilhafte Integration des Vlieses in die Formhaut ermöglichen.
  • Das Sprühen des Kunststoffs zur Ausbildung der Formhaut erfolgt vorteilhafterweise in ein offenes Formwerkzeug, wie dies grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt ist.
  • Um in diesem Fall ein Abzeichnen der Verstärkungsschicht (Vliesschicht) zu verhindern, kann weiterhin vorgesehen sein, zunächst eine erste Lage eines Kunststoffs in das Formwerkzeug zu Sprühen, dann die Verstärkungsschicht entlang der Sollbruchstelle auf diese erste Lage aufzubringen und anschließend die Verstärkungsschicht in eine oder mehrere weitere Schichten aus Kunststoff einzubetten. Hierbei kann es sich um denselben oder auch einen oder mehrere andere Kunststoffe als den der ersten Schicht handeln. Für die Ausbildung der Formhaut eignet sich aufgrund seiner einfachen Verarbeitbarkeit sowie der geeigneten Werkstoffkennwerte insbesondere ein Polyurethan.
  • Um eine qualitativ hochwertige Oberfläche der Formhaut zu erhalten, kann weiterhin vorgesehen sein, vor dem Einbringen des die Formhaut ausbildenden Kunststoffs eine Oberflächenschicht aus einem insbesondere lichtechten Werkstoff in das Formwerkzeug einzubringen. Hierbei kann es sich insbesondere um einen Lack auf Polyurethanbasis handeln. Dieser zeichnet sich neben der bereits genannten Lichtechtheit insbesondere durch eine qualitativ hochwertige Optik und eine hohe Verschleißfestigkeit aus.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • In den Zeichnungen zeigt in schematischer Darstellung die:
  • 1: In einer Draufsicht zwei typische Verläufe von Sollbruchstellen für Abdeckungen von Beifahrerairbags in einer Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs;
  • 2: einen Querschnitt durch eine solche Sollbruchstelle entlang der Linie II-II in 1 mit einer Schwächung der Formhaut, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist;
  • 3: einen entsprechenden Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Formhaut; und
  • 4: ein Verstärkungsvlies zur Verwendung bei der Formhaut der 3.
  • Die 1 zeigt in einer Draufsicht zwei typische Verläufe von Sollbruchstellen, wie sie bei Instrumententafeln für die Abdeckung eines Beifahrerairbags, der unterhalb dieser Instrumententafel angeordnet ist, zur Anwendung kommen können. Der links in der 1 dargestellte Verlauf der Sollbruchstelle wird als U-Verlauf bezeichnet, während der auf der rechten Seite dargestellte Verlauf in der Regel mit einem „H" gekennzeichnet wird.
  • Die Erzeugung der Sollbruchstelle erfolgt im Stand der Technik durch eine gezielte Schwächung der Formhaut 1 dieser Instrumententafel entlang des gewünschten Verlaufs dieser Sollbruchstelle 2. Die Schwächung erfolgt im Stand der Technik beispielsweise durch partielles Einschneiden der Formhaut, wie dies in der 2 dargestellt ist.
  • Im Gegensatz dazu wird bei einer erfindungsgemäßen Formhaut 11 die Sollbruchstelle 12 durch eine beidseitige Verstärkung ausgebildet. Die Verstärkung ist als Vliesschicht 13 ausgebildet, die in dem Verlauf der späteren Sollbruchstelle 12 beispielsweise durch Stanzen durchtrennt wurde (vgl. 4).
  • Zur Herstellung der in der 3 dargestellten, erfindungsgemäßen Formhaut 11 wird zunächst eine lichtechte Oberflächenschicht 14 aus einem Polyurethan-Lack in eine offene Sprühform (nicht dargestellt) gesprüht. Nach deren Aushärtung wird eine erste Schicht 15 aus einem reaktiven Polyurethan auf diese Oberflächenschicht 14 aufgesprüht. Anschließend wird die in der 4 dargestellte Vliesschicht 13 an einer definierten Position in der Sprühform auf diese erste Schicht 15 aus reaktivem Polyurethan aufgebracht. Durch ein nachfolgendes Aufsprühen desselben reaktiven Polyurethans wird das Verstärkungsvlies von außen unsichtbar in die Formhaut 11 eingebettet.
  • 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 Patentliteratur
    • - DE 10320341 A1 [0006, 0006]

Claims (13)

  1. Formhaut (11) für ein Interieurbauteil eines Kraftfahrzeugs, wobei die Formhaut (11) eine Sollbruchstelle (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (12) durch eine definierte Verstärkung der Formhaut (11) gebildet wird.
  2. Formhaut (11) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (12) durch eine beidseitige Verstärkung gebildet wird
  3. Formhaut (11) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung eine Vliesschicht (13) umfasst.
  4. Formhaut (11) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formhaut (11) eine Schicht aus einem gesprühten Kunststoffwerkstoff umfasst, in den die Vliesschicht (13) eingebettet ist.
  5. Formhaut (11) gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vliesschicht (13) ein Flächengewicht von 6 bis 20 g/m2 aufweist.
  6. Verfahren zur Herstellung einer eine Sollbruchstelle (12) aufweisenden Formhaut (11) für ein Interieurbauteil eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Kunststoffwerkstoff zur Ausbildung der Formhaut in ein Formwerkzeug eingebracht und ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Formhaut entlang der Sollbruchstelle (12) zur Ausbildung eben dieser verstärkt wird.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Formhaut (11) beidseitig entlang der Sollbruchstelle (12) verstärkt wird.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Sollbruchstelle (12) eine Vliesschicht (13) in die Formhaut (11) integriert wird.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vliesschicht (13) Fasern aus PE, PA und/oder Aramid aufweist.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff zur Ausbildung der Formhaut (11) in ein offenes Formwerkzeug gesprüht wird.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine erste Schicht (15) eines Kunststoffs in das Formwerkzeug gesprüht wird, dann eine Verstärkungsschicht entlang der Sollbruchstelle (12) auf diese erste Lage aufgebracht und anschließend die Verstärkungsschicht in eine oder mehrere weitere Schichten aus demselben oder anderen Kunststoffen eingebettet wird.
  12. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Formhaut (11) ein reaktives Polyurethan verwendet wird.
  13. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbringen des die Formhaut (11) ausbildenden Kunststoffs eine Oberflächenschicht (14) aus einem lichtechten Werkstoff in das Formwerkzeug eingebracht wird.
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