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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist ein Verkleidungsteil für
ein Kraftfahrzeug mit einem Träger und einer an dem Träger
angeordneten Öffnungsklappe, wobei zwischen dem Träger
und der Öffnungsklappe zumindest bereichsweise eine Umrandung
verläuft und der Träger und die Öffnungsklappe
einen Kunststoff aufweisen. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung
eines derartigen Verkleidungsteils erläutert.
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Herkömmlich
werden bei Verkleidungsteilen, insbesondere Innenverkleidungsteilen,
welche eine Airbagabdeckvorrichtung aufweisenm, zwischen dem Träger
und der Öffnungsklappe Schwächungslinien eingebracht
um eine Öffnung der Öffnungsklappe durch den sich
entfaltenden Airbag zu garantieren. Derartige Schwächungslinien
werden meist mittels Perforationen oder Materialschwächungen
hergestellt.
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So
zeigt beispielsweise die Druckschrift
EP 0 779 185 A2 eine Airbagabdeckvorrichtung,
bei welcher die Wandstärke des Trägers entlang
einer Umrandung bis auf eine Restwandstärke reduziert ist,
so dass ein auf die Abdeckung drückender Airbag die Airbagabdeckung
entlang der Umrandung öffnet und der Airbag nach außen
treten kann.
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Eine
alternative Lösung zum Einbringen der Schwächungslinien
wird in der Druckschrift
WO 99/58375 gezeigt,
bei welcher die Airbagabdeckung entlang ihrer Umrandung mit einem
Laser perforiert wird, wodurch das Material so stark geschwächt
ist, dass ein auf die Airbagabdeckung drückender Airbag die
Abdeckung entlang der eingebrachten Schwächungslinien bzw.
entlang der Umrandung aufdrückt. Nachteile der vorgenannten
Lösungen sind zum einen der zusätzlich notwendige
Arbeitsschritt des Einbringens der Schwächung bzw. der
Perforierung und zum anderen die zumindest einseitig unebene Oberfläche
des Verkleidungsteils im Bereich der Umrandung, was eine spätere
Weiterbearbeitung des Verkleidungsteils erschwert.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verkleidungsteil zu schaffen, bei welcher
die oben genannten Probleme nicht auftreten.
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Die
Erfindung löst die Aufgabe, mit einem Verkleidungsteil
nach den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren zum Herstellen
eines Verkleidungsteils nach Anspruch 7.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den untergeordneten Ansprüchen
offenbart.
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Der
Träger und die Öffnungsklappe weisen einen Kunst stoff
auf. Zwischen dem Träger und der Öffnungsklappe
verläuft eine Umrandung entlang welcher die Öffnungsklappe
aus der Ebene des Trägers hinausbewegt werden kann und
somit ein Durchtreten des Airbags ermöglicht. Die Umrandung weist
einen Kunststoff auf, wobei die Adhäsion zwischen dem Kunststoff
der Umrandung und dem Kunststoff des Trägers kleiner ist
als die Kohäsion des Kunststoffs des Trägers und/oder
die Adhäsion zwischen dem Kunststoff der Umrandung und
dem Kunststoff der Öffnungsklappe kleiner ist als die Kohäsion
des Kunststoffs der Öffnungsklappe.
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Mit
dem Ausdruck einer „kleineren Adhäsion als Kohäsion"
ist hierbei gemeint, dass die aufgrund einer Adhäsion wirkenden
Bindungskräfte zwischen zwei verschiedenen Kunststoffen
bzw. Kunststoffgemischen geringer bzw. kleiner sind als die aufgrund der
Kohäsion wirkenden Bindungskräfte innerhalb eines
einzelnen Kunststoffs oder Kunststoffgemischs.
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Die
wirkenden Kohäsionskräfte können beispielsweise
durch eine Messung des Zugmoduls und/oder der Zugbruchfestigkeit
nach ISO 527/1B oder des Elastizitätsmoduls
und/oder der Biegebruchfestigkeit nach ISO 178 ermittelt
werden. Für einen beispielhaften Kunststoff des Trägers
PP/LGF 20, ein mit 20% Glasfaseranteil verstärktes Polypropylen
(z. B. hergestellt von Sabic®),
belaufen sich diese Werte, gemessen bei 23°C, auf 4800
MPa (Zugmodul), 81 MPa (Zugbruchfestigkeit), 4100 MPa (Elastizitätsmodul)
und 116 MPa (Biegebruchfestigkeit). Diese Werte sind lediglich Richtwerte
und können für andere Materialien abweichen. Dabei
sollten die Werte für den Kunststoff des Trägers
vorzugsweise größer als 1000 MPa (Zugmodul), 50
MPa (Zugbruchfestigkeit), 1000 MPa (Elastizitätsmodul)
und 50 MPa (Biegebruchfestigkeit) sein, beson ders vorzugsweise größer
als 2000 MPa (Zugmodul), 70 MPa (Zugbruchfestigkeit), 2000 MPa (Elastizitätsmodul) und
70 MPa (Biegebruchfestigkeit) sein.
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Die
wirkenden Adhäsionskräfte zwischen dem Kunststoff
des Trägers und dem Kunststoff der Umrandung müssen – wie
bereits erwähnt – kleiner als die oben angegebenen
Kohäsionskräfte sein.
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Dadurch,
dass der Kunststoff der Umrandung sich von mindestens dem Kunststoff
des Trägers oder dem Kunststoff der Öffnungsklappe
unterscheidet, und diese mindestens zwei unterschiedlichen Kunststoffe
untereinander lediglich eine geringe Adhäsion besitzen,
wird beim Auslösen eines unterhalb der Öffnungsklappe
liegenden Airbags die Öffnungsklappe aufgrund der geringen
Bindungskraft zwischen den zumindest zwei Kunststoffen aufgedrückt.
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Dies
bedeutet insbesondere, dass die zumindest zwei Kunststoffe der Umrandung
und des Trägers und/oder der Öffnungsklappe nicht
ohne Zusatz von Haftvermittlern miteinander eine feste Verbindung
eingehen können und die Öffnungsklappe dem Druck
eines unterhalb der Öffnungsklappe sich entfaltenden Airbags
standhalten könnte.
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Beim
Auslösen eines unterhalb des Trägers bzw. der Öffnungsklappe
liegenden Airbags drückt der Airbag die Öffnungsklappe
entlang der Umrandung auf. Betrachtet man den Träger bzw.
die Öffnungsklappe als einen ersten Normquader und die Umrandung
als einen zweiten Normquader, wirkt entweder eine große
Kraft auf den ersten oder zweiten Normquader, was zu einer Scherkraft
zwischen dem ersten und zweiten aneinander liegenden Normquader
führt. Die Erfindung schließt nicht aus, dass
der erste und der zweite Normquader, d. h., der Kunststoff des Trägers
und/oder der Öffnungsklappe und der Kunststoff der Umrandung
miteinander binden. Die Adhäsion zwischen den beiden Materialien
muss lediglich so gewählt, dass die aufgrund eines ausgelösten
Airbags wirkenden Scherkräfte stärker sind als die
adhäsive Wechselwirkung zwischen den mindestens zwei Kunststoffen.
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Vorteilhafterweise
besteht jedoch im Wesentlichen keine Adhäsion zwischen
dem Kunststoff der Umrandung und dem Kunststoff des Trägers
bzw. dem Kunststoff der Umrandung und dem Kunststoff der Öffnungsklappe.
Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, dass Bereiche des Kunststoffs
der Umrandung und die Bereiche des Kunststoffs des Trägers und/oder
der Öffnungsklappe entlang einer trennenden Linie streng
voneinander getrennt sind. Hierdurch wird eine glatte Aufrisslinie
entlang der Umrandung ermöglicht. Dadurch, dass keine Adhäsion
zwischen dem Kunststoff der Umrandung und dem Kunststoff des Trägers
und/oder der Öffnungsklappe vorhanden ist, wird garantiert,
dass sich die Öffnungsklappe bei Bedarf öffnen
kann.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn der Träger und die Öffnungsklappe
zumindest im Bereich um die Umrandung herum einen identischen Kunststoff
aufweisen. Besonders vorzugsweise bestehen der Träger und
die Öffnungsklappe im Bereich um die Umrandung herum aus
einem identischen Kunststoff. Dies birgt insbesondere bei der Herstellung
des Verkleidungsteils Vorteile, da hierdurch lediglich zwei Kunststoffgemische
oder Kunststoffe für das Verkleidungsteil verwendet werden
müssen, zum einen für den Träger und
die Öffnungsklappe und zum anderen für die Umrandung.
Dies vereinfacht die Herstellung.
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Dabei
ist es besonders vorteilhaft, wenn der Träger und die Öffnungsklappe
zumindest im Bereich der Umrandung aus Polypropylen oder aus einem gefüllten
oder verstärkten Polypropylen gefertigt sind und die Umrandung
aus einem Kunststoff gefertigt ist, welcher in Verbindung mit den
vorgenannten Polypropylen-Werkstoffen eine schwache adhäsive Wechselwirkung
zeigt. Dies sind vorzugsweise die Kunststoffe PA 6, PA 6.6, PA blend,
PBT, PPO oder Kunststoffe aus der Werkstoffgruppe der thermoplastischen
Elastomere (TPE), wie beispielsweise TPU. Ebenfalls sind Kombinationen
aus den vorgenannten Kunststoffen möglich, solange die
Adhäsion zwischen den Polypropylen-Werkstoffen und dem Kunststoff
der Umrandung geringer ist als die Kohäsion des Polypropylen-Werkstoffs
für sich genommen. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die
Umrandung aus einem Kunststoff gefertigt ist, welcher mit den Polypropylen-Werkstoffen
keine adhäsive Wechselwirkung zeigt, wie beispielsweise
ABS, ASA, CA, PC, PC/ABS, PC/PBT, PC/PET, PMMA oder LSR oder wiedderum
ein Werkstoff aus der Werkstoffgruppe der TPEs.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn der Träger die Öffnungsklappe
und die Umrandung auf einer einem Innenraum eines Fahrzeugs zugewandten
Seite eine ebene Fläche bilden.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, dass auf einer dem Innenraum zugewandten Seite
des Verkleidungsteils eine Dekorschicht und/oder eine Schaumschicht
vorhanden sind. Auf diese Weise kann eine für den Betrachter
bzw. Insassen des Fahrzeugs angenehmer Haptik des Verkleidungsteils
erreicht werden.
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Das
Verfahren zur Herstellung eines Verkleidungsteils für ein
Kraftfahrzeug, wobei das Verkleidungsteil einen Träger
und eine Öffnungsklappe aufweist, umfasst folgende Schritte:
Zum einen wird ein Kunststoff in ein Werkzeug eingebracht und innerhalb
des Werkzeugs der Träger und/oder die Öffnungsklappe
hergestellt. Dabei kann es sich bei dem Kunststoff des Trägers
und dem Kunststoff der Öffnungsklappe um zwei verschiedene
Kunststoffe oder Kunststoffgemische oder Kunststoffe mit Metalleinlagen
handeln. Weiterhin wird eine Umrandung, welche sich zwischen dem
Träger und der Öffnungsklappe befindet, mit einem
Kunststoff ausgefüllt, wobei die Adhäsion zwischen
dem Kunststoff der Umrandung und dem Kunststoff des Trägers
kleiner ist als die Kohäsion des Kunststoffs des Trägers
und/oder die Adhäsion zwischen dem Kunststoff der Umrandung
und dem Kunststoff der Öffnungsklappe kleiner ist als die
Kohäsion des Kunststoffs der Öffnungsklappe. Auf
diese Weise wird, wie beim vorab beschriebenen Gegenstand des Verkleidungsteils,
erreicht, dass beim Aufdrücken eines unterhalb des Verkleidungsteils
liegenden Airbags die Öffnungsklappe aufgrund der mangelnden
Bindungskräfte zwischen den Kunststoffen entlang der Umrandung geöffnet
wird.
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Das
Verfahren ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Kunststoff
des Trägers mit dem Kunststoff bzw. Kunststoffgemisch der Öffnungsklappe identisch
ist und der Träger und die Öffnungsklappe in einem
Werkzeug, vorzugsweise in einem Arbeitsschritt, hergestellt werden.
Dies vereinfacht das Herstellungsverfahren.
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Dabei
ist es insbesondere vorteilhaft, wenn auch die Umrandung zwischen
dem Träger und der Öffnungsklappe nach oder zeitgleich
bei der Herstellung von Träger und Öffnungsklappe
eingebracht wird. Dies kann im Rahmen wohlbekannter Mehrkomponenten-
bzw. Zweikomponentenverfahren, beispielsweise einem Kernrückzugsverfahren
oder einem Verdrängungsverfahren, geschehen. Weitere vorteilhafte
Weiterbildungen können den weiteren untergeordneten Ansprüchen
und den Ausführungsbeispielen entnommen werden.
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Im
Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele
näher erläutert werden. Es zeigen:
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1a,
b verschiedene Ausführungsformen der Verkleidungsteile;
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2a,
b Querschnitt durch eine Ausführungsform des Verkleidungsteils;
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3 Ausführungsform
des Verkleidungsteils mit Schaum- und Dekorschicht.
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In 1a ist
ein Verkleidungsteil 1 gezeigt, welches in der dargestellten
Ausführung als eine Instrumententafel 10 ausgebildet
ist. Die Instrumententafel 10 besteht aus einem Träger 11,
auf welchem eine Öffnungsklappe 12 angeordnet
ist. Der Träger 11 und die Öffnungsklappe 12 sind
in einem Herstellungsprozess aus Polypropylen (PP) mit Glasfaserzusätzen
hergestellt.
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Zwischen
dem Träger 11 und der Öffnungsklappe 12 befindet
sich eine Umrandung 13, welche die Öffnungsklappe 12 an
drei Seiten umläuft. Im Falle der Auslösung eines
Airbags öffnet sich die Öffnungsklappe 12 entlang
der Umrandung 13 und bleibt über die Achse 14 fest
mit dem Träger 11 verbunden.
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Die
Umrandung 13 ist dem hier dargestellten Fall aus einem
TPE hergestellt. Der TPE Werkstoff und Polypropylen zeigen ein geringes
Maß an Adhäsion, welches jedoch das Maß der
Kohäsion des Polypropylens des Trägers 11 bzw.
der Öffnungsklappe 12 bei weitem nicht übersteigt.
Auf diese Weise ist ein funktionsgemäßes öffnen
der Öffnungsklappe 12 entlang der Umrandung 13 gewährleistet.
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Anstelle
des TPEs könnten auch PA 6 oder PA 6.6 oder ein PA blend
sowie PPO verwendet werden. All die vorgenannten Kunststoffe weisen
dabei eine geringe Adhäsion mit Polypropylen auf. Ebenfalls
geeignet wären Kunststoffe wie ABS, ASA, CA, PC, PC/ABS,
PC/PBT, PC/PET, PMMA oder LSR, welche allesamt keine Bindung mit
Polypropylen eingehen. Aufgrund der Verwendung von Polypropylen zur
Herstellung der Instrumententafel 10 und die Verwendung
des teureren Kunststoffs TPE entlang der Umrandung 13 wird
in einem Mehrkomponentenspritzgießverfahren ein Instrumententafelträger
mit einer funktionstüchtigen Öffnungsklappe 12 in
einem oder zwei Arbeitsschritt(en).
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Es
ist leicht zu erkennen, dass die Umrandung 13 scharf von
dem Träger 11 der Öffnungsklappe 12 getrennt
ist. Des Weiteren läuft die Umrandung nicht nur entlang
der drei Seiten in der Ebene des Trägers, sondern auch
senkrecht dazu, d. h., in Dimension der Dicke des Trägers 11.
D. h., dass die Umrandung 13 entlang der gesamten Dicke
des Trägers 11 verläuft und mit PBT aufgefüllt
wird. Weitere Kunststoffkombinationen, welche geeignet sind, lassen
sich beispielsweise dem Saechtling Kunststofftaschenbuch,
S. 693, Hansa Verlag, 29. Ausgabe oder den Herstellerinformationen
von Kunststoffen, wie beispielsweise Krauss-Maffei, Mattenfeld oder
Bayer Materials entnehmen.
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In
der 1b ist eine Ausführung eines Verkleidungsteils 1' gezeigt.
Gezeigt ist ein Lenkrad 30, welches einen Träger 31 aufweist,
und aufgrund der Geometrie der Umrandung 33 zwei Öffnungsklappen 32, 32' und
zwei Achsen 34, 34' aufweist. Von der Funktionsweise ändert
sich die Öffnung des Airbags gegenüber der in 1a gezeigten
Ausführung nicht. Lediglich aufgrund der unterschiedlichen
Geometrie der Umrandung 33 öffnen sich zwei sich
unabhängig voneinander bewegende Öffnungsklappen 32 und 32'.
Der Träger 31 ist dabei aus einem TPU aufgebaut.
Die Umrandung 33 besteht aus POM. Zwischen beiden besteht
keine adhäsive Wechselwirkung, so dass eine Öffnung
der Öffnungsklappen 32, 32' durch ein
sich auslösenden Airbag sichergestellt werden kann.
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In
der 2a ist ein Querschnitt I durch die Instrumententafel 10 der 1a gezeigt.
Es ist zu erkennen, dass die Umrandung 13 von dem Träger 11 bzw.
der Öffnungsklappe 12 entlang der geraden Linien 41 bzw. 42 getrennt
ist. Beim Auslösen eines unterhalb der Instrumententafel
liegenden Airbags 45 drückt dieser mit einer in
Richtung des Pfeils F gerichteten Kraft gegen die Öffnungsklappe 12,
wobei sich diese entlang der Umrandung 13 aufgrund der Materialwahl öffnet
und so den Durchtritt des Airbags 45 erlaubt.
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In
der 2b ist ein weiterer Schnitt II durch die Instrumententafel 10 gezeigt.
Dabei ist dieser Schnitt quer zum in 2a gezeigten
Schnitt. Wiederum ist zu sehen, dass sich die Umrandung 13 scharf
von dem Träger 11 und der Öffnungsklappe 12 unterscheidet.
Des Weiteren ist zu sehen, dass an der dem Fahrzeuginnenraum abgewandten
Seite der Instrumententafel 10 eine Kerbe 46 vorhanden
ist, welche eine bessere Rotation der Öffnungsklappe 12 um
die Achse 14 ermöglicht. Die Instrumententafel 10 weist
eine dem Fahrzeuginnenraum zugewandte Seite 17 auf, welche
im Wesentlichen ohne Unebenheiten verläuft. Dies bedeutet,
dass bei entsprechender Farbgestaltung des Kunststoffes der Umrandung 13 bzw.
das Polypropylen des Trägers 11 bzw. der Öffnungsklappe 12 auf
eine weitere Dekorschicht verzichtet werden kann. Die Kerbe 46 ist
für die Funktionsweise der Erfindung nicht zwingend.
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Als
Ausführungsform kann die Umrandung eine Breite von 0,1
mm bis 3 cm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 1 cm zwischen den Linien 41 und 42 aufweisen.
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Weiterhin
kann die Umrandung auch einen "unscharfen" Bereich aufweisen, d.
h. dass die Linien 41 und 42 nicht gerade und
nicht exakt definiert sein müssen. Vielmehr nimmt zwischen
dem Träger und der Öffnungsklappe die Konzentration
eines Kunststoffs bzw. Kunststoffgemischs zu, wobei dieser Kunststoff
mit dem Kunststoff oder Kunststoffgemisch des Trägers und/oder
der Öffnungsklappe nicht oder lediglich schlecht bindet.
Die Umrandung wird hierbei durch den Konzentrationsgradienten zwischen
den verschiedenen Kunststoffen gebildet. Daher wird z. B. der Kunststoff
der Umrandung mit erhöhtem Druck ins Werkzeug gespritzt
und verdrängt den Kunststoff des Trägers oder
der Öffnungsklappe und bildet so die Umrandung (Verdrängungsverfahren).
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Um
das Verkleidungsteil, wie in 3 gezeigt,
höherwertig auszustatten, kann es mit einer Schaumschicht 15 und
einer Dekorschicht 16 verbunden werden, um so eine für
den Insassen des Fahrzeugs angenehme Haptik zu erzeugen. Dabei verändert
sich am ei gentlichen Öffnungsmechanismus aufgrund der unterschiedlichen
Adhäsions- und Kohäsionskräfte gegenüber
den in den 1 und 2 gezeigten
Ausführungsbeispielen nichts. Anhand der in 3 gezeigten
Umrandung 13 soll noch darauf hingewiesen werden, dass
die in 3 gezeigte und im Querschnitt quaderförmige
Geometrie der Umrandung 13, auch durch eine andere Geometrie
ersetzt werden kann, wie beispielsweise eine T-förmige
Geometrie, welche den Querbalken des „T" an der dem Fahrgastraumzugewandten
Seite oder der dem Fahrgastraum abgewandten Seite des Trägers
aufweisen kann. Eine T-förmige Geometrie kann auch mit
den anderen Ausführungsbeispielen und Anwendungen kombiniert
werden.
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Bei
der Verwendung eines erfindungsgemäßen Verkleidungsteils
kann es während der Öffnung der Airbagklappe zu
einem Partikelflug des Kunststoffs des Trägers und insbesondere
des Kunststoffs der Umrandung kommen. Dieser Partikelflug kann beispielsweise
durch Einbringen einer Stützfolie, eines Verklebens der
Umrandung mit einer Schaumschicht, einer im Querschnitt T-förmigen
Umrandung wie oben beschrieben oder sonstigen aus dem Stand der
Technik bekannten Vorrichtungen bzw. Verfahren verhindert werden.
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An
dieser Stelle sei noch angemerkt, dass ein derartiges Verkleidungsteil
auch im Außenbereich von Fahrzeugen eingesetzt werden kann,
beispielsweise bei Außenairbags zum Schutz von Fußgängern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0779185
A2 [0003]
- - WO 99/58375 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - ISO 527/1B [0010]
- - ISO 178 [0010]
- - Saechtling Kunststofftaschenbuch, S. 693, Hansa Verlag, 29 [0031]