DE102012015253A1

DE102012015253A1 - Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verkleidungsteils und mehrschichtiges Verkleidungsteil

Info

Publication number: DE102012015253A1
Application number: DE201210015253
Authority: DE
Inventors: Robert Hoffmann; Philipp Müller
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2014-02-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verkleidungsteils mit einer integrierten Öffnungsklappe für einen Airbag, insbesondere einer Innenraumverkleidung eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus einer Trägerschicht aus vulkanisiertem Elastomer und zumindest einer Faserverbundkunststoffschicht. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zunächst in zumindest eine aus Endlosfasern bestehende Matte im Bereich einer Kontur der Öffnungsklappe zumindest abschnittsweise eine die Endlosfasern trennende Schnittfuge eingebracht wird. Anschließend werden die Matte und zumindest eine unvulkanisierte Elastomerschicht übereinander angeordnet und derart aufgeheizt, verdichtet und geformt, dass sich aus der Matte, bestehend aus Endlosfasern und einer ungehärteten Kunststoffmatrix, durch Aushärtung die zumindest eine Faserverbundkunststoffschicht und aus der Elastomerschicht durch Vulkanisation die Trägerschicht ausbilden und gleichzeitig die Faserverbundkunststoffschicht und die Trägerschicht stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Außerdem betrifft die Erfindung ein mehrschichtiges Verkleidungsteil (2) mit einer integrierten Öffnungsklappe (3) für einen Airbag (5), insbesondere eine Innenraumverkleidung eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus einer Trägerschicht (14) aus Elastomer und zumindest einer Endlosfasern und eine Kunststoffmatrix aufweisenden Faserverbundkunststoffschicht (12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verkleidungsteils mit einer integrierten Öffnungsklappe für einen Airbag, insbesondere einer Innenraumverkleidung eines Kraftfahrzeugs. Außerdem betrifft die Erfindung ein mehrschichtiges Verkleidungsteil mit einer integrierten Öffnungsklappe für einen Airbag, insbesondere eine Innenraumverkleidung eines Kraftfahrzeugs.
Die DE 10 2004 014 423 A1 beschreibt bereits ein Verkleidungsteil und ein Verfahren zur Herstellung eines Verkleidungsteils mit einem Träger und einem Airbagklappenbereich zur Abdeckung eines Airbags. Hierbei wird in einem ersten Verfahrensschritt eine Matte bestehend aus Naturfasern oder Glasfasern sowie thermoplastischen Synthesefasern unter Bildung des Trägers aufgeheizt, verdichtet und geformt. Ein flächiges Element wird zusammen mit der Matte aufgeheizt, verdichtet und geformt, sodass sich aus dem flächigen Element ein Airbagscharnier zwischen dem Airbagklappenbereich und dem angrenzenden Bereich des Trägers ausbildet. Im Anschluss wird zunächst eine Dekorlage auf dem Träger angeordnet und mit diesem verbunden und dann abschließend durch einen Laser oder ein Schnittmesser eine Aufreißkante in eine dem Airbag zugewandte Seite des Trägers eingebracht.
Aus der DE 10 2007 023 675 A1 sind ein Kunststoff-Innenausstattungsteil aus Hartkunststoff, insbesondere aus Polypropylen, mit einer Abdeckung für einen Airbag eines Airbag-Moduls und ein Verfahren zur Herstellung einen solchen Kunststoff-Innenausstattungsteils bekannt. Die Airbag-Abdeckung ist materialeinheitlich und einteilig mit einem die Abdeckung tragenden Umgebungsbereich des Kunststoff-Innenausstattungsteils ausgebildet. Dabei wird die Abdeckung für den Airbag in einer geringeren Wandstärke als der die Abdeckung tragende Umgebungsbereich des Kunststoff-Innenausstattungsteils hergestellt.
Auch die EP 2 006 165 A1 beschreibt bereits eine Innenraumverkleidung, insbesondere eine Instrumententafel, für ein Kraftfahrzeug mit integrierter separater Airbag-Abdeckung sowie ein Verfahren zur Herstellung der Innenraumverkleidung. Hierbei wird zunächst die einteilige Airbag-Abdeckung spritzgegossen und dann anschließend in eine Spritzform für einen Träger für die Innenraumverkleidung eingelegt und umspritzt. Anschließend wird eine Formhaut hinterschäumt und über den Schaum mit dem Träger und der integrierten Airbag-Abdeckung verbunden. Die Airbag-Abdeckung und der Träger werden jeweils aus antagonistischen Polymermaterialien gefertigt, die untereinander keine Haftverbindung eingehen. Dadurch kann die Airbag-Abdeckung in dem Träger für die Innenraumverkleidung als integriertes, aber separates Formteil eingelagert werden. Die Polymermaterialien sowohl der Abdeckung als auch des Trägers sind mit Glasfasern verstärkt.
Weiterhin sind auch aus der DE 10 2008 005 669 A1 ein Verkleidungsteil für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung des Verkleidungsteils bekannt. Das Verkleidungsteil weist einen Träger und eine an dem Träger angebrachte Öffnungsklappe auf. Zwischen dem Träger und der Öffnungsklappe, welche aus einem identischen Kunststoff bestehen, verläuft eine Umrandung. Die Umrandung besteht aus einem anderen Kunststoff, wobei die Adhäsion zwischen dem Kunststoff der Umrandung und dem Kunststoff des Trägers bzw. dem Kunststoff der Öffnungsklappe kleiner ist als die Kohäsion des Kunststoffs des Trägers bzw. des Kunststoffs der Öffnungsklappe. Hierdurch wird gewährleistet, dass beim Auslösen des unterhalb der Öffnungsklappe liegenden Airbags die Öffnungsklappe aufgrund der geringen Bindungskraft zwischen den beiden unterschiedlichen Kunststoffen aufgedrückt wird.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundteils, insbesondere einer Airbagvorrichtung, aus zumindest einem Träger und einem flächigen Halbzeug ist auch Gegenstand der DE 10 2005 043 401 A1 . Bei dem in dieser Druckschrift beschriebenen Verfahren wird zunächst das Halbzeug um definierte Faltkanten gefaltet und dann anschließend mit dem Träger verbunden. In einer Ausführungsvariante wird das gefaltete Halbzeug in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt und mit dem Trägermaterial umspritzt.
Ein weiteres Airbagklappensystem sowie ein, Verfahren zur Herstellung dieses Airbagklappensystems sind aus der DE 10 2004 053 132 A1 bekannt. Um einen stabilen Verbund zwischen einem Airbagdeckel und einem Träger zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass der Airbagdeckel zu 80 Gewichtsprozent aus einem ersten Kunstharz und der Träger zu 80 Gewichtsprozent aus einem zweiten Kunstharz besteht, wobei das erste Kunstharz einen niedrigeren Biegemodul aufweist als das zweite Kunstharz. Der Airbagdeckel weist eine in den Träger hineinreichende Umrandung auf, welche von dem Träger ober- und unterseitig derart abgedeckt wird, dass der Airbagdeckel und der Träger miteinander verkeilt sind. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Airbagdeckel und der Träger auch beim Entfalten des Airbags fest miteinander verbunden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches die Herstellung eines Verkleidungsteils, welches die steigenden Anforderungen in Bezug auf den Leichtbau und die Sicherheit von Personen erfüllt, die Verwendung einer geringen Anzahl von Elementen und Arbeits- bzw. Verfahrensschritten ermöglicht und dadurch auch sehr kostengünstig und umweltfreundlich ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verkleidungsteil zur Verfügung zu stellen, welches die steigenden Anforderungen in Bezug auf den Leichtbau und die Sicherheit von Personen erfüllt.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche 2 bis 8 betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verkleidungsteils mit einer integrierten Öffnungsklappe für einen Airbag, insbesondere einer Innenraumverkleidung eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus einer Trägerschicht aus vulkanisiertem Elastomer und zumindest einer Faserverbundkunststoffschicht vorgesehen, bei welchem zunächst in zumindest eine aus Endlosfasern bestehende Matte im Bereich einer Kontur der Öffnungsklappe zumindest abschnittsweise eine die Endlosfasern trennende Schnittfuge eingebracht wird und dann anschließend, nach dem Einbringen der Schnittfuge, die Matte und zumindest eine unvulkanisierte Elastomerschicht übereinander angeordnet und derart aufgeheizt, verdichtet und geformt werden, dass sich aus der Matte, bestehend aus Endlosfasern und einer ungehärteten Kunststoffmatrix, durch Aushärtung die zumindest eine Faserverbundkunststoffschicht und aus der Elastomerschicht durch Vulkanisation die Trägerschicht ausbilden und gleichzeitig die Faserverbundkunststoffschicht und die Trägerschicht stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Die sich während des Verfahrens ausbildende Faserverbundkunststoffschicht weist eine hohe spezifische Steifigkeit und Festigkeit auf und ist daher der geeignete Werkstoff, um die Anforderungen an das Verkleidungsteil in Bezug auf den Leichtbau zu erfüllen. Die verwendeten Endlosfasern mit einer Länge von über 50 mm erzielen dabei im Vergleich zu Langfasern oder Kurzfasern die höchsten Steifigkeits- und Festigkeitswerte. Dabei können alle gängigen Fasertypen, wie beispielsweise Glasfasern, Kohlenstofffasern oder Aramidfasern, verwendet werden. Die stoffschlüssig mit der Faserverbundkunststoffschicht verbundene Trägerschicht aus Elastomer, beispielsweise aus EPDM, ist für das Aufprallverhalten des Verkleidungsteils besonders wichtig und verleiht dem Verkleidungsteil die erforderliche Flexibilität. Hierdurch werden die Anforderungen an das Verkleidungsteil in Bezug auf die Sicherheit von Personen erfüllt. Der Faserverbundkunststoff neigt bei einer Zerstörung, beispielsweise beim Öffnen der Öffnungsklappe durch einen auslösenden Airbag oder auch bei einem Fahrzeugcrash, zum Splittern. Die stoffschlüssig mit der Faserverbundkunststoffschicht verbundene Trägerschicht wirkt hierbei wie ein Splitterschutz und verhindert ein Splittern der Faserverbundkunststoffschicht bzw. ein Absprengen von den äußerst scharfkantigen Splittern. Da das Aushärten der Faserverbundkunststoffschicht, die Vulkanisation der Trägerschicht und die stoffschlüssige Verbindung der beiden Schichten gleichzeitig durch das Aufheizen, Verdichten und Formen erfolgt, kann die Herstellung des Verkleidungsteils in, sehr wenigen Arbeits- bzw. Verfahrensschritten erfolgen und ist daher besonders kostengünstig und umweltfreundlich. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die vor dem Aufheizen der Matte eingebrachte Fuge während der Erwärmung von der schmelzenden Kunststoffmatrix ausgefüllt wird, sodass die Schnittfuge vollständig von dem Material der Kunststoffmatrix ausgefüllt ist. Hierdurch ergibt sich eine bündige glatte Oberfläche der Faserverbundkunststoffschicht, sodass die Schnittfuge des Verkleidungsteils im Innenraum des Kraftfahrzeugs nicht zu erkennen ist. Außerdem werden hierdurch die Steifigkeit und Stabilität des Verkleidungsteils erhöht. Die Matte kann als trockenes Faserhalbzeug, Gewebe, Gelege oder auch als Prepreg ausgebildet sein, wobei die Matte unabhängig hiervon in jedem Fall vor dem Legevorgang gezielt perforiert bzw. geschnitten wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens sieht vor, dass die Schnittfuge in eine Matte bestehend aus Endlosfasern und einer ungehärteten Kunststoffmatrix eingebracht wird. Derartige aus Endlosfasern und einer ungehärteten duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoffmatrix bestehende Halbzeuge sind auch als Prepregs bekannt. Prepregs werden unter erhöhter Temperatur ausgehärtet und können in der Heißpresstechnik oder der Autoklavtechnik verarbeitet werden. Bei beiden Techniken erhöht sich durch den Druck der Faservolumenanteil.
In einer anderen Variante des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Endlosfasern der Matte nach dem Einbringen der Schnittfuge mit der ungehärteten Kunststoffmatrix getränkt werden. Das Tränken der trockenen Endlosfasern mit der ungehärteten Kunststoffmatrix erfolgt im Infusionsverfahren oder RTM-Verfahren.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch dadurch geschaffen, dass in zumindest zwei Matten jeweils eine Schnittfuge eingebracht wird und anschließend die zumindest zwei Matten und die Elastomerschicht derart übereinander angeordnet werden, dass sich die Elastomerschicht zwischen den beiden Matten befindet. Hierbei verleihen die beiden sich während des Verfahrens ausbildenden Faserverbundkunststoffschichten dem Verkleidungsteil die erforderliche Steifigkeit und Festigkeit und die Trägerschicht sorgt für die erforderliche Flexibilität des Verkleidungsteils. Gleichzeitig wirkt die Trägerschicht als Splitterschutz für beide Faserverbundkunststoffschichten.
Wie bereits erwähnt, wird die Schnittfuge während des Aufheizens und Verdichtens mit dem Material der Kunststoffmatrix bündig mit der Oberfläche der angrenzenden Faserverbundkunststoffschicht ausgefüllt. Sollte die Schnittfuge besonders groß sein und das Material der Kunststoffmatrix nicht ausreichen, um die Schnittfuge zu füllen, kann in einer vorteilhaften Alternative vorgesehen sein, dass nach dem Einbringen der Schnittfuge ein Füllkörper, insbesondere aus Elastomer, in der Schnittfuge angeordnet wird, welcher sich stoffschlüssig mit den die Schnittfuge begrenzenden Flächen der Faserverbundkunststoffschicht und der Trägerschicht verbindet und welcher die Schnittfuge in der Faserverbundkunststoffschicht nahezu vollständig ausfüllt.
Es erweist sich als besonders zweckmäßig, wenn die Endlosfasern der Matte aus einem Gewebe oder einem Gelege oder einem Netz bestehen und die Kunststoffmatrix der Matte aus einem Duroplast, insbesondere aus einem Epoxidharz, oder einem Thermoplast besteht.
Aus optischen Gesichtspunkten erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn zumindest eine Faserverbundkunststoffschicht mit einer die Sichtseite des Verkleidungsteils bildenden Dekorschicht verbunden wird. Die Dekorschicht kann zweilagig ausgebildet sein und beispielsweise aus einer Schaumunterlage und einer Dekorfolie bestehen. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Dekorschicht einlagig ausgebildet ist.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens sieht vor, dass ein die Öffnungsklappe mit dem angrenzenden Bereich des Verkleidungsteils zumindest abschnittsweise verbindendes Scharniergewebe zwischen der Matte und der Elastomerschicht angeordnet wird, sodass sich das Scharniergewebe stoffschlüssig mit der Trägerschicht und/oder der Faserverbundkunststoffschicht verbindet. Das Scharniergewebe wird in dem gleichen Verfahrensschritt mit der Trägerschicht und/oder der Faserbundkunststoffschicht verbunden, in welchem auch die Elastomerschicht vulkanisiert wird und die Faserverbundkunststoffschicht aushärtet. Hierdurch wird eine Herstellung des Verkleidungsteils in besonders wenigen Verfahrensschritten ermöglicht, sodass ein besonders kostengünstiges und umweltfreundliches Verfahren zur Verfügung gestellt werden kann. Das Scharniergewebe kann beispielsweise aus einem Polyester- oder Aramidgewebe bestehen.
In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Scharniergewebe derart zwischen zwei die Trägerschicht bildenden Elastomerschichten angeordnet wird, dass das Scharniergewebe stoffschlüssig in der Trägerschicht des Verkleidungsteils eingebettet wird. Hierdurch wird der Splitterschutz verbessert, da das Scharniergewebe die stoffschlüssige Verbindung zwischen der Trägerschicht und der Faserverbundkunststoffschicht nicht ver- bzw. behindert.
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöstmit einem mehrschichtigen Verkleidungsteil gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 9. Die Unteransprüche 10 bis 20 betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also ein mehrschichtiges Verkleidungsteil vorgesehen mit einer integrierten Öffnungsklappe für einen Airbag, insbesondere eine Innenraumverkleidung eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus einer Trägerschicht aus Elastomer und zumindest einer Endlosfasern und eine Kunststoffmatrix aufweisenden Faserverbundkunststoffschicht, wobei die Faserverbundkunststoffschicht und die Trägerschicht vollflächig oder teilflächig und stoffschlüssig miteinander verbunden sind und die Endlosfasern im Bereich der Kontur der Öffnungsklappe durch eine Schnittfuge getrennt sind, wobei die Schnittfuge durch die Kunststoffmatrix oder ein Füllmaterial aus Elastomer gefüllt ist. Wie bereits angeführt, verleiht die Faserverbundkunststoffschicht dem Verkleidungsteil eine hohe spezifische Steifigkeit und Festigkeit und ist daher der geeignete Werkstoff, um die Anforderungen des Verkleidungsteils in Bezug auf den Leichtbau zu erfüllen. Die Trägerschicht aus Elastomer dagegen verleiht dem Verkleidungsteil die erforderliche Flexibilität und erfüllt dadurch die gestellten Anforderungen in Bezug auf die Sicherheit von Personen, insbesondere bei einem Aufprall auf das Verkleidungsteil. Gleichzeitig wirkt die Trägerschicht aus Elastomer durch die stoffschlüssige Verbindung mit der Faserverbundkunststoffschicht als Splitterschutz und verhindert ein Splittern der Faserverbundkunststoffschicht bzw. ein Absprengen von den äußerst scharfkantigen Splittern, beispielsweise beim Öffnen der Öffnungsklappe durch einen ausgelösten Airbag oder bei einer teilweisen Zerstörung infolge eines Fahrzeugunfalls oder bei einem Aufprall auf das Verkleidungsteil. Durch die mit der Kunststoffmatrix oder einem Elastomer gefüllte Schnittfuge kann einerseits die Steifigkeit und Stabilität des Verkleidungsteils verbessert werden. Andererseits ergibt sich eine bündige glatte Oberfläche der Faserverbundkunststoffschicht, wodurch ein Verkleidungsteil mit einem optisch einwandfreien Erscheinungsbild zur Verfügung gestellt werden kann.
Die Stabilität, Steifigkeit und Flexibilität des Verkleidungsteils wird weiterhin auch dadurch optimiert, dass das Verkleidungsteil eine zweite aus Endlosfasern und einer Kunststoffmatrix bestehende Faserverbundkunststoffschicht aufweist und die Trägerschicht zwischen der ersten Faserverbundkunststoffschicht und der zweiten Faserverbundkunststoffschicht angeordnet ist, wobei die erste Faserverbundkunststoffschicht auf einer einem Airbag abgewandten Seite der Trägerschicht und die zweite Faserverbundkunststoffschicht auf einer einem Airbag zugewandten Seite der Trägerschicht angeordnet ist.
Es erweist sich als besonders zweckmäßig, dass die Endlosfasern der zweiten Faserverbundkunststoffschicht durch eine Schnittfuge getrennt sind, wobei die Schnittfuge durch die Kunststoffmatrix oder ein Füllmaterial aus Elastomer gefüllt ist, und/oder dass die erste Faserverbundkunststoffschicht und die zweite Faserverbundkunststoffschicht identisch verlaufende Schnittfugen aufweisen. Durch die identisch verlaufenden Schnittfugen ergibt sich beim Auslösen des Airbags eine saubere, glatte und definierte Aufreißlinie zwischen den beiden Schnittfugen, sodass beim Öffnen der Öffnungsklappe durch den sich aufblasenden Airbag keine Splitter entstehen bzw. das Absprengen von Splittern verhindert werden kann.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Endlosfasern in der ersten Faserverbundkunststoffschicht und/oder der zweiten Faserverbundkunststoffschicht bidirektional oder multidirektional angeordnet sind und/oder dass die Endlosfasern in der zweiten Faserverbundkunststoffschicht im Bereich der Öffnungsklappe eine andere Orientierung aufweisen als die Endlosfasern im angrenzenden Bereich des Verkleidungsteils oder in der ersten Faserverbundkunststoffschicht. In der bidirektionalen Anordnung verlaufen die Endlosfasern in zwei Richtungen, meist im Winkel von 90°, und bei einer multidirektionalen Anordnung in drei Raumrichtungen. Dadurch, dass die Endlosfasern in den beiden Faserverbundkunststoffschichtenversetzt zueinander angeordnet sind, können die Eigenschaften des Verkleidungsteils bzw. der Öffnungsklappe unmittelbar vor und während der Öffnung der Öffnungsklappe eingestellt und angepasst werden.
Eine unkontrollierte Bewegung der Öffnungsklappe nach dem vollständigen Aufreißen entlang der Schnittfuge wird auch dadurch verhindert, dass die Öffnungsklappe durch ein Scharniergewebe schwenkbar mit einem angrenzenden Abschnitt des Verkleidungsteils verbunden ist. Durch das Scharniergewebe erfolgt eine definierte Drehbewegung der Öffnungsklappe in eine Stellung, in welcher sich eine Öffnung für den sich entfaltenden Luftsack ausbildet, sodass der Luftsack durch die Öffnung hindurch in seine Funktionsstellung überführt werden kann.
Eine besonders prozesssichere Verbindung zwischen dem Verkleidungsteil und der Öffnungsklappe wird dadurch gewährleistet, dass eine Fläche des Scharniergewebes größer ist als eine Fläche der Öffnungsklappe. Ein Lösen bzw. ein Versagen der stoffschlüssigen Verbindung ist aufgrund der gewählten Größenverhältnisse kaum möglich.
Weiterhin erweist es sich als zweckmäßig, dass das Scharniergewebe stoffschlüssig mit der Öffnungsklappe und/oder dem angrenzenden Abschnitt des Verkleidungsteils verbunden ist und/oder dass das Scharniergewebe stoffschlüssig mit der Trägerschicht und/oder der Faserverbundkunststoffschicht verbunden ist und/oder dass das Scharniergewebe stoffschlüssig in der Trägerschicht eingebettet ist. Selbstverständlich könnte das Scharniergewebe auch durch Form- oder Kraftschluss, beispielsweise durch Schrauben, Niete oder ähnliche Befestigungsmittel erfolgen. Durch die erfindungsgemäße stoffschlüssige Verbindung ergibt sich jedoch die Möglichkeit, die bei der Bewegung der Öffnungsklappe entstehenden Kräfte nicht punktförmig, sondern auf einer großen Fläche in das Verkleidungsteil bzw. in die Öffnungsklappe einzuleiten.
Das definierte Verschwenken der Öffnungsklappe um eine Drehachse wird auch dadurch gewährleistet und verbessert, dass das Verkleidungsteil im Bereich einer Drehachse der Öffnungsklappe eine das Verschwenken der Öffnungsklappe begünstigende, parallel zur Drehachse verlaufende und in der zweiten Faserverbundkunststoffschicht angeordnete Nut aufweist und dass die Nut als eine Durchbrechung in der zweiten Faserverbundkunststoffschicht ausgebildet ist und/oder dass die Durchbrechung in der zweiten Faserverbundkunststoffschicht zumindest teilweise mit einem Füllmaterial, insbesondere einem Elastomer, gefüllt ist.
Erfindungsgemäß ist außerdem vorgesehen, dass ein Eindringen der Öffnungsklappe in einen von der Öffnungsklappe verschlossenen Airbagschusskanal durch ein Abstützelement verhinderbar ist und/oder dass das Abstützelement im Airbagschusskanal angeordnet ist und/oder dass das Abstützelement auf einer der Drehachse gegenüberliegenden Seite der Öffnungsklappe angeordnet ist. Hierdurch kann eine Bewegung der Öffnungsklappe entgegen ihrer Öffnungsbewegungsrichtung; also in den Schusskanal des Airbags hinein, wirksam verhindert werden. Das Abstützelement kann einteilig, stoffschlüssig oder formschlüssig mit dem Airbagschusskanal verbunden sein.
In einer anderen Variante ist jedoch vorgesehen, dass das Abstützelement einteilig oder stoffschlüssig mit der Öffnungsklappe und stoffschlüssig mit dem Airbagschusskanal verbunden ist und/oder dass die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Abstützelement und dem Airbagschusskanal eine geringere Adhäsionskraft aufweist als die Verbindung zwischen dem Abstützelement und der Öffnungsklappe. Hierbei wird beim Auslösen des Airbags und Aufreißen der Öffnungsklappe die Verbindung zwischen dem Abstützelement und dem Airbagschusskanal getrennt und das noch mit der Öffnungsklappe verbundene Abstützelement wird zusammen mit dieser verschwenkt.
Außerdem erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass der Airbagschusskanal einteilig mit dem Verkleidungsteil verbunden ist und/oder dass der Airbagschusskanal form- und/oder stoffschlüssig mit dem Verkleidungsteil verbunden ist. Hierdurch bilden das mehrschichtige Verkleidungsteil und der Airbagschusskanal ein gemeinsam handhabbares Bauteil.
Außerdem kann die erste Faserverbundkunststoffschicht mit einer eine Sichtseite des Verkleidungsteils bildenden Dekorschicht verbunden sein. Dabei kann die Dekorschicht einteilig oder zweiteilig ausgebildet sein und beispielsweise eine Schaumschicht und eine Dekorfolie umfassen, welche stoffschlüssig mit der ersten Faserverbundkunststoffschicht verbunden sind. Durch die mit der Kunststoffmatrix ausgefüllte Schnittfuge wird eine bündige glatte Oberfläche für die Dekorschicht zur Verfügung gestellt, sodass das Material der Dekorschicht nicht in die Schnittfuge einfallen kann. Hierdurch ist die Schnittfuge nicht erkennbar.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 einen Querschnitt durch eine Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs;
2 das in 1 dargestellte Verkleidungsteil mit einer integrierten Öffnungsklappe in einer Draufsicht;
3 eine entlang der Linie A-A in 2 geschnittene Prinzipdarstellung des Verkleidungsteils;
4 die in 3 dargestellte Prinzipdarstellung des Verkleidungsteils mit einer in zwei unterschiedlichen Stellungen angeordneten Öffnungsklappe;
5 eine entlang der Linie A-A in 2 geschnittene Prinzipdarstellung des Verkleidungsteils in einer zweiten Ausführungsform;
6 eine Abfolge der Verfahrensschritte zur Herstellung eines mehrschichtigen Verkleidungsteils.
1 zeigt einen Querschnitt durch eine als Instrumententafel 1 ausgebildete Innenraumverkleidung eines Kraftfahrzeugs. Die dargestellte Instrumententafel 1 weist ein mehrschichtiges Verkleidungsteil 2 mit einer integrierten Öffnungsklappe 3 für einen unterhalb der Öffnungsklappe 3 in einem Airbagschusskanal 4 angeordneten Airbag 5 auf. Bei einer Auslösung des Airbags 5 wird die Öffnungsklappe 3 durch den sich entfaltenden Luftsack 6 um eine Drehachse 7 in Richtung des dargestellten Pfeils verschwenkt. Durch die Bewegung der Öffnungsklappe 3 um die Drehachse 7 entsteht im Verkleidungsteil 2 bzw. in der Instrumententafel 1 eine Öffnung 8, durch welche der Luftsack 6 hindurchtreten kann, um sich in einer den Insassen schützenden Funktionsstellung anzuordnen.
2 zeigt eine Draufsicht des in 1 dargestellten Verkleidungsteils 2. Das Verkleidungsteil 2 weist eine entlang einer Kontur der Öffnungsklappe 3 verlaufende Aufreißlinie 9 auf. Bei einem sich aufblasenden Luftsack 6 des Airbags 5 reißt das Verkleidungsteil 2 in Folge einer in 4 durch Pfeile angedeuteten Druckkraft F entlang der Aufreißlinie 9 auf und die Öffnungsklappe 3 kann, wie bereits beschrieben, die Öffnung 8 freigebend um ihre Drehachse 7 verschwenkt werden. Das Verschwenken der Öffnungsklappe 3 um ihre Drehachse 7 wird durch ein Scharniergewebe 10 realisiert, welches die Öffnungsklappe 3 im Bereich der Drehachse 7 mit einem angrenzenden Abschnitt 11 des Verkleidungsteils 2 stoffschlüssig verbindet. Wie 2 zu entnehmen ist, ist eine Fläche des Scharniergewebes 10 größer als eine Fläche der Öffnungsklappe 3.
Die 3 bis 5 zeigen jeweils entlang der Linie A-A in 2 geschnittene Prinzipdarstellungen des Verkleidungsteils 2 bzw. der Öffnungsklappe 3. Das Verkleidungsteil 2 ist mehrschichtig ausgebildet und weist eine erste Faserverbundkunststoffschicht 12 und eine zweite Faserverbundkunststoffschicht 13 auf, welche jeweils aus einer Matte aus Endlosfasern und einer Kunststoffmatrix bestehen. Zwischen diesen beiden Faserverbundkunststoffschichten 12, 13 ist eine Trägerschicht 14 aus vulkanisiertem Elastomer angeordnet und auf der gesamten Fläche stoffschlüssig mit den beiden Faserverbundkunststoffschichten 12, 13 verbunden. Auf der ersten Faserverbundkunststoffschicht 12 ist eine Dekorschicht 15 angeordnet, welche eine einem Fahrzeuginnenraum zugewendte Sichtseite 16 des Verkleidungsteils 2 bildet. Im Bereich der Kontur der Öffnungsklappe 3 sind die Endlosfasern der beiden Faserverbundkunststoffschichten 12, 13 jeweils durch eine Schnittfuge 17, 18 getrennt. Die beiden Schnittfugen 17, 18 sind jeweils derart mit dem Material der Kunststoffmatrix ausgefüllt, dass die beiden Oberflächen der Faserverbundkunststoffschichten 12, 13 eine glatte Oberfläche aufweisen. Weiterhin haben die beiden Schnittfugen 17, 18 in den beiden Faserverbundkunststoffschichten 12, 13 einen identischen Verlauf und bilden zusammen die Aufreißlinie 9. Das die Drehbewegung der Öffnungsklappe 3 um seine Drehachse 7 gewährleistende Scharniergewebe 10 ist in der Trägerschicht 14 aus Elastomer eingebettet und stoffschlüssig mit dieser verbunden.
Wie 5 zu entnehmen ist, weist das mehrschichtige Verkleidungsteil 2 im Bereich der Drehachse 7 eine das Verschwenken der Öffnungsklappe 3 begünstigende Nut 19 auf, welche parallel zur Drehachse 7 ausgerichtet ist. Die Nut 19 wird durch eine Durchbrechung 20 in der zweiten Faserverbundkunststoffschicht 13 gebildet und ist zumindest teilweise mit einem Füllmaterial 21, insbesondere aus Elastomer, gefüllt. Außerdem ist in 5 auf einer der Drehachse 7 gegenüberliegenden Seite der Öffnungsklappe 3 eine im Airbagschusskanal 4 angeordnete Abstützung 22 zu erkennen, welche eine Eindringen der Öffnungsklappe 3 in den Airbagschusskanal 4 verhindert.
6 zeigt die Abfolge der einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des in den 1 bis 5 dargestellten mehrschichtigen Verkleidungsteils 2.
In einem ersten Verfahrensschritt (a) wird in zwei aus Endlosfasern und einer ungehärteten Kunststoffmatrix bestehenden Matten im Bereich der Kontur der Öffnungsklappe 3 zumindest abschnittsweise jeweils eine die Endlosfasern trennende Schnittfuge 17, 18 eingebracht. Die beiden Schnittfugen 17, 18 in den beiden Matten haben einen identischen Verlauf. Das Einbringen der Schnittfugen 17, 18 erfolgt beispielsweise durch ein Schneidmesser oder einen Laser.
Im zweiten Verfahrensschritt (b) wird eine unvulkanisierte Elastomerschicht auf einer der beiden eine Schnittfuge 17, 18 aufweisenden Matten angeordnet. Anschließend wird in einem dritten Verfahrensschritt (c) ein Scharniergewebe 10 auf der Elastomerschicht angeordnet und in einem vierten Verfahrensschritt (d) eine zweite unvulkanisierte Elastomerschicht auf dem Scharniergewebe 10 angeordnet. Danach wird in einem fünften Verfahrensschritt (e) die zweite eine Schnittfuge 17, 18 aufweisende Matte auf der zweiten unvulkanisierten Elastomerschicht abgelegt.
In einem sechsten Verfahrensschritt (f) werden die in den vorangegangenen Verfahrensschritten (b) bis (e) übereinander angeordneten Materialschichten auf eine Temperatur von ca. 120°C aufgeheizt, unter einem Umgebungsdruck von ca. 6 bar verdichtet und geformt. Während dieses sechsten Verfahrensschritts bilden sich durch Aushärtung der Kunststoffmatrix die beiden Faserverbundkunststoffschichten 12, 13 und durch Vulkanisation aus den beiden Elastomerschichten die einzige Trägerschicht 14 aus. Die im ersten Verfahrensschritt (a) in die beiden Matten eingebrachten Schnittfugen 17, 18 werden während des sechsten Verfahrensschritts (f) derart durch die aushärtende Kunststoffmatrix ausgefüllt, dass die Kunststoffmatrix in den Schnittfugen 17, 18 bündig mit den jeweils angrenzenden Oberflächen der sich ausbildenden Faserverbundkunststoffschichten 12, 13 angerordnet ist. Außerdem wird das Scharniergewebe 10 stoffschlüssig in der durch die beiden Elastomerschichten gebildeten Trägerschicht 14 eingebettet.
Abschließend kann in einem weiteren Verfahrensschritt (g) zumindest eine Faserverbundkunststoffschicht 12 mit einer die Sichtseite 16 des Verkleidungsteils 2 bildenden Dekorschicht 15 verbunden werden.
Bezugszeichenliste

1: Instrumententafel
2: Verkleidungsteil
3: Öffnungsklappe
4: Airbagschusskanal
5: Airbag
6: Luftsack
7: Drehachse
8: Öffnung
9: Aufreißlinie
10: Scharniergewebe
11: Abschnitt (Verkleidungsteil)
12: erste Faserverbundkunststoffschicht
13: zweite Faserverbundkunststoffschicht
14: Trägerschicht
15: Dekorschicht
16: Sichtseite
17: Schnittfuge
18: Schnittfuge
19: Nut
20: Durchbrechung
21: Füllmaterial
22: Abstützung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004014423 A1 [0002]
DE 102007023675 A1 [0003]
EP 2006165 A1 [0004]
DE 102008005669 A1 [0005]
DE 102005043401 A1 [0006]
DE 102004053132 A1 [0007]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verkleidungsteils mit einer integrierten Öffnungsklappe für einen Airbag, insbesondere einer Innenraumverkleidung eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus einer Trägerschicht aus vulkanisiertem Elastomer und zumindest einer Faserverbundkunststoffschicht, bei welchem zunächst in zumindest eine aus Endlosfasern bestehende Matte im Bereich einer Kontur der Öffnungsklappe zumindest abschnittsweise eine die Endlosfasern trennende Schnittfuge eingebracht wird und dann anschließend, nach dem Einbringen der Schnittfuge, die Matte und zumindest eine unvulkanisierte Elastomerschicht übereinander angeordnet und derart aufgeheizt, verdichtet und geformt werden, dass sich aus der Matte, bestehend aus Endlosfasern und einer ungehärteten Kunststoffmatrix, durch Aushärtung die zumindest eine Faserverbundkunststoffschicht und aus der Elastomerschicht durch Vulkanisation die Trägerschicht ausbilden und gleichzeitig die Faserverbundkunststoffschicht und die Trägerschicht stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittfuge in eine Matte bestehend aus Endlosfasern und einer ungehärteten Kunststoffmatrix eingebracht wird oder dass die Endlosfasern der Matte nach dem Einbringen der Schnittfuge mit der ungehärteten Kunststoffmatrix getränkt werden.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest zwei Matten jeweils eine Schnittfuge eingebracht wird und anschließend die zumindest zwei Matten und die Elastomerschicht derart übereinander angeordnet werden, dass sich die Elastomerschicht zwischen den beiden Matten befindet.
Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einbringen der Schnittfuge ein Füllkörper, insbesondere aus Elastomer, in der Schnittfuge angeordnet wird, welcher sich stoffschlüssig mit den die Schnittfuge begrenzenden Flächen der Faserverbundkunststoffschicht und der Trägerschicht verbindet und welcher die Schnittfuge in der Faserverbundkunststoffschicht nahezu vollständig ausfüllt.
Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlosfasern der Matte aus einem Gewebe oder einem Gelege oder einem Netz bestehen und die Kunststoffmatrix der Matte aus einem Duroplast, insbesondere aus einem Epoxidharz, oder einem Thermoplast besteht.
Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Faserverbundkunststoffschicht mit einer die Sichtseite des Verkleidungsteils bildenden Dekorschicht verbunden wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Öffnungsklappe mit dem angrenzenden Bereich des Verkleidungsteils zumindest abschnittsweise verbindendes Scharniergewebe zwischen der Matte und der Elastomerschicht angeordnet wird, sodass sich das Scharniergewebe stoffschlüssig mit der Trägerschicht und/oder der Faserverbundkunststoffschicht verbindet.
Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Scharniergewebe derart zwischen zwei die Trägerschicht bildenden Elastomerschichten angeordnet wird, dass das Scharniergewebe stoffschlüssig in der Trägerschicht des Verkleidungsteils eingebettet wird.
Mehrschichtiges Verkleidungsteil (2) mit einer integrierten Öffnungsklappe (3) für einen Airbag (5), insbesondere eine Innenraumverkleidung eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus einer Trägerschicht (14) aus Elastomer und zumindest einer Endlosfasern und eine Kunststoffmatrix aufweisenden Faserverbundkunststoffschicht (12), wobei die Faserverbundkunststoffschicht (12) und die Trägerschicht (14) vollflächig oder teilflächig und stoffschlüssig miteinander verbunden sind und die Endlosfasern im Bereich der Kontur der Öffnungsklappe (3) durch eine Schnittfuge (17) getrennt sind, wobei die Schnittfuge (17) durch die Kunststoffmatrix oder ein Füllmaterial aus Elastomer gefüllt ist.
Mehrschichtiges Verkleidungsteil (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkleidungsteil (2) eine zweite aus Endlosfasern und einer Kunststoffmatrix bestehende Faserverbundkunststoffschicht (13) aufweist und die Trägerschicht (14) zwischen der ersten Faserverbundkunststoffschicht (12) und der zweiten Faserverbundkunststoffschicht (13) angeordnet ist, wobei die erste Faserverbundkunststoffschicht (12) auf einer dem Airbag (5) abgewandten Seite der Trägerschicht (14) und die zweite Faserverbundkunststoffschicht (13) auf einer dem Airbag (5) zugewandten Seite der Trägerschicht (14) angeordnet ist.
Mehrschichtiges Verkleidungsteil (2) nach den Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlosfasern der zweiten Faserverbundkunststoffschicht (13) durch eine Schnittfuge (18) getrennt sind, wobei die Schnittfuge (18) durch die Kunststoffmatrix oder ein Füllmaterial aus Elastomer gefüllt ist und/oder dass die erste Faserverbundkunststoffschicht (12) und die zweite Faserverbundkunststoffschicht (13) identisch verlaufende Schnittfugen (17, 18) aufweisen.
Mehrschichtiges Verkleidungsteil (2) nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlosfasern in der ersten Faserverbundkunststoffschicht (12) und/oder der zweiten Faserverbundkunststoffschicht (13) bidirektional oder multidirektional angeordnet sind und/oder dass die Endlosfasern in der zweiten Faserverbundkunststoffschicht (13) im Bereich der Öffnungsklappe (3) eine andere Orientierung aufweisen als die Endlosfasern im angrenzenden Bereich des Verkleidungsteils (2) oder in der ersten Faserverbundkunststoffschicht (12).
Mehrschichtiges Verkleidungsteil (2) nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsklappe (3) durch ein Scharniergewebe (10) schwenkbar mit einem angrenzenden Abschnitt (11) des Verkleidungsteils (2) verbunden ist und/oder dass eine Fläche des Scharniergewebes (10) größer ist als eine Fläche der Öffnungsklappe (3).
Mehrschichtiges Verkleidungsteil (2) nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Scharniergewebe (10) stoffschlüssig mit der Öffnungsklappe (3) und/oder dem angrenzenden Abschnitt (11) des Verkleidungsteils (2) verbunden ist und/oder dass das Scharniergewebe (10) stoffschlüssig mit der Trägerschicht (14) und/oder der Faserverbundkunststoffschicht (12, 13) verbunden ist und/oder dass das Scharniergewebe (10) in der Trägerschicht (14) eingebettet ist.
Mehrschichtiges Verkleidungsteil (2) nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkleidungsteil (2) im Bereich einer Drehachse (7) der Öffnungsklappe (3) eine das Verschwenken der Öffnungsklappe (3) begünstigende, parallel zur Drehachse (7) verlaufende und in der zweiten Faserverbundkunststoffschicht (13) angeordnete Nut (19) aufweist.
Mehrschichtiges Verkleidungsteil (2) nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (19) als eine Durchbrechung (20) in der zweiten Faserverbundkunststoffschicht (13) ausgebildet ist und/oder dass die Durchbrechung (20) in der zweiten Faserverbundkunststoffschicht (13) zumindest teilweise mit einem Füllmaterial (21), insbesondere einem Elastomer, gefüllt ist.
Mehrschichtiges Verkleidungsteil (2) nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eindringen der Öffnungsklappe (3) in einen von der Öffnungsklappe (3) verschlossenen Airbagschusskanal (4) durch ein Abstützelement (22) verhinderbar ist und/oder dass das Abstützelement (22) im Airbagschusskanal (4) angeordnet ist und/oder dass des Abstützelement (22) auf einer der Drehachse (7) gegenüberliegenden Seite der Öffnungsklappe (3) angeordnet ist.
Mehrschichtiges Verkleidungsteil (2) nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (22) einteilig oder stoffschlüssig mit der Öffnungsklappe (3) und stoffschlüssig mit dem Airbagschusskanal (4) verbunden ist und/oder dass die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Abstützelement (22) und dem Airbagschusskanal (4) eine geringere Adhäsionskraft aufweist als die Verbindung zwischen dem Abstützelement (22) und der Öffnungsklappe (3).
Mehrschichtiges Verkleidungsteil (2) nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Airbagschusskanal (4) einteilig mit dem Verkleidungsteil (2) verbunden ist und/oder dass der Airbagschusskanal (4) form- und/oder stoffschlüssig mit dem Verkleidungsteil verbunden ist.
Mehrschichtiges Verkleidungsteil (2) nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Faserverbundkunststoffschicht (12) mit einer eine Sichtseite (16) des Verkleidungsteils (2) bildenden Dekorschicht (15) verbunden ist.