DE102012203201A1

DE102012203201A1 - Aktivpolster mit internen Aufreissfugen

Info

Publication number: DE102012203201A1
Application number: DE102012203201A
Authority: DE
Inventors: Raymond E. Kalisz
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2012-10-04
Also published as: US8408590B2; US20120248741A1; RU2583238C2; CN202593439U; RU2012112339A

Abstract

Ein Aktivpolster zum Insassenaufprallschutz in einem Fahrzeug umfasst eine Basiswand und eine vordere Wand, wobei die Wände erste und zweite einander zugewandte Flächen zur Bildung einer aufblasbaren Blase mit einem anfänglich offenen Raum zwischen den Flächen haben. Die Blase weist mehrere Aufreißfugen auf. Jede Aufreißfuge besteht aus einer ersten und einer zweiten aufrecht stehenden Rippe, wobei sich die erste aufrecht stehende Rippe von der ersten Fläche teilweise in den offenen Raum erstreckt und sich Ende zu Ende entlang einer ersten Richtung erstreckt. Die zweite aufrecht stehende Rippe erstreckt sich von der zweiten Fläche teilweise in den offenen Raum zur Kontaktierung der ersten aufrecht stehenden Rippe und erstreckt sich Ende zu Ende im Wesentlichen entlang einer zweiten Richtung, die im Wesentlichen quer zur ersten Richtung verläuft, so dass die erste und die zweite aufrecht stehende Rippe einander an einem Schnittpunkt kontaktieren. An jedem Schnittpunkt umfassen die erste und die zweite aufrecht stehende Rippe eine Schweißverbindung, die gegenüber Kompressionskräften im Wesentlichen starr ist und gestattet, dass sich die Aufreißfugen unter Spannung während des Aufblasens der Blase trennen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Aktivpolster zum Insassenaufprallschutz in Kraftfahrzeugen und im Einzelnen auf die Vermeidung des Blechverwerfungseffekts an der Innenverkleidungsoberfläche einer aufblasbaren Blase für ein Aktivpolster.
Ein Aktivpolster ist eine Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung mit einer mit Gas aufblasbaren Blase zur Absorbierung von Stößen und Reduzierung von Insassentrauma bei einem Aufprall. Im Gegensatz zur Entfaltung von Airbag-Kissen durch verschiedene Öffnungen wird bei Aktivpolstern die Innenverkleidungsoberfläche selbst verwendet, die zu Beginn eines Aufprallereignisses durch die Wirkung eines Aufblasgases expandiert, um den Stoß zu absorbieren und Energie abzubauen. In der anhängigen, am 26. Juni 2010 eingereichten US-Anmeldung mit der lfd. Nummer 12/824,150, die hierin unter Bezugnahme eingegliedert ist, wird ein in eine Handschuhfachklappe integriertes Aktivkniepolster offenbart, das leicht und optisch ansprechend ist.
In einer typischen Struktur weist ein Aktivpolster eine vordere Wand oder Platte auf, die einem Fahrzeuginsassen zugewandt ist und entlang einem versiegelten Umfang an einer Basiswand oder -platte angebracht ist. Eine oder beide Wände sind zur Bereitstellung einer aufblasbaren Blase deformierbar. Die Wände sind in ihrem nicht aufgeblasenen Zustand anfänglich beabstandet. Dadurch kann das Aufblasgas so eindringen, dass ein gleichmäßiges Aufblasen über die Platte erzielt wird.
Aufgrund der Tatsache, dass beabstandete Wände vorliegen, kann der Blechverwerfungseffekt problematisch werden. Blechverwerfung liegt vor, wenn eine flache Platte senkrecht zur Ebene der Platte vor- und wieder zurückspringt. Abgesehen von dem trommelartigen Geräusch ist eine Blechverwerfung unerwünscht, weil sie den Eindruck mangelnder struktureller Qualität und Integrität vermittelt. Ferner können sich Vibrationen während des Betriebs eines Fahrzeugs am Polster konzentrieren, wodurch zusätzliche Geräusche entstehen.
Gemäß der Offenbarung in der gemeinsam anhängigen Anmeldung mit der laufenden Nummer 12/824,150 kann das Innenfeld der Blasenwände mehrere Querverbindungen enthalten, um die Steifheit zu verbessern und die Blechverwerfung zu vermeiden. Da sich die vordere Wand während des Aufblasens von der hinteren oder Basiswand weg bewegt, müssen die Querverbindungen zwischen den Wänden während des Aufblasens reißen oder sich trennen. Somit müssen die Querverbindungen zwischen den Wänden einerseits so stark sein, dass eine Blechverwerfung vermieden wird, und andererseits so schwach, dass sie das Aufblasen nicht stören.
Die vordere Wand und die Basiswand eines üblichen Aktivpolsters bestehen aus geformten Thermoplasten wie Polyethylen, Polyolefin oder PVC. Sie können blasgeformt oder spritzgegossen sein. In der anhängigen Anmeldung mit der laufenden Nummer 12/824,150 werden pyramidenförmige oder konische Querverbindungen offenbart, die von der Basiswand vorragen, um die vordere Wand zu kontaktieren. Durch die sich ergebenden Einzelpunktverbindungen lassen sich die Fugenfestigkeit und -tiefe während des Zusammenschweißens der Wände nur schwer steuern. Bessere Kontrolle über die Festigkeit der Schweißfuge wäre wünschenswert. Außerdem kann Schweißen in nächster Nähe der vorderen Wand auf der dem Insassen zugewandten Seite der vorderen Wand sichtbare Spuren hinterlassen. Die Gewährleistung einer glatten ununterbrochenen Oberfläche der dem Insassen zugewandten Klasse-A-Seite wäre wünschenswert.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Bei einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Aktivpolster eine Basiswand zum Montieren an einer starren Struktur des Fahrzeugs und eine vordere Wand, die über der Basiswand liegt und ein Innenverkleidungsteil des Fahrzeugs bildet. Die Basiswand hat eine erste Fläche, die der vorderen Wand zugewandt ist, und die vordere Wand hat eine zweite Fläche, die der Basiswand zugewandt ist. Die Basiswand und die vordere Wand bestehen aus geformten Kunststoffkomponenten, die zur Bildung einer aufblasbaren Blase um einen Umfang herum miteinander verbunden sind, wobei zwischen der ersten und der zweiten Fläche anfänglich ein offener Raum vorliegt. Die Blase weist mehrere Aufreißfugen auf. Jede Aufreißfuge besteht aus einer ersten und einer zweiten aufrecht stehenden Rippe, wobei die erste aufrecht stehende Rippe integral mit der Basiswand geformt ist, sich von der ersten Fläche teilweise in den anfänglich offenen Raum zur zweiten Fläche erstreckt und sich Ende zu Ende im Wesentlichen entlang einer ersten Richtung erstreckt. Die zweite aufrecht stehende Rippe ist integral mit der vorderen Wand geformt, erstreckt sich von der zweiten Fläche teilweise in den anfänglich offenen Raum zur Kontaktierung der ersten aufrecht stehenden Rippe und erstreckt sich Ende zu Ende im Wesentlichen entlang einer zweiten Richtung, die im Wesentlichen quer zur ersten Richtung verläuft, so dass die erste und die zweite aufrecht stehende Rippe einander an einem Schnittpunkt kontaktieren. An jedem Schnittpunkt umfassen die erste und die zweite aufrecht stehende Rippe eine Schweißverbindung, die gegenüber Kompressionskräften im Wesentlichen starr ist und gestattet, dass sich die Aufreißfugen unter Spannung während des Aufblasens der Blase trennen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine nach außen blickende, auseinandergezogene Perspektivansicht eines Handschuhfachklappensystems mit Aktivkniepolster einer Art, auf die die vorliegende Erfindung angewandt werden kann.
2 ist ein Seitenquerschnitt durch die vordere und die Basiswand nach einer bekannten Konstruktion.
3 zeigt einen Abschnitt der Wände aus 2 nach dem Aufblasen der Wände.
4 zeigt einen Seitenquerschnitt durch die vordere und die Basiswand nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Teilperspektivansicht mit einer Darstellung von Rippen an der vorderen und der Basiswand zur Verhinderung des Blechverwerfungseffekts.
6 ist eine Draufsicht auf den Schnittpunkt der Rippen.
7 ist eine Draufsicht mit einer Darstellung eines Anordnungsmusters für interne Aufreißfugen in Durchsicht.
8 ist ein Seitenquerschnitt einer erfindungsgemäßen Aufreißfuge nach dem Aufblasen der Wände.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1 hat ein Aktivkniepolstersystem 10 eine Basisplattenkomponente 11, die die Grundlage für das Polster bildet. Die Basis 11 kann entweder über Scharniere an einem Lagerhohlraum oder Handschuhfach 12 am Fahrzeug angebracht sein, wie in 1 gezeigt, oder an einer anderen Struktur wie beispielsweise einer Armaturenbrettstütze unter einer Lenksäule montiert sein. Diese Stellen befinden sich in der Nähe der Knie einer Person in einer entsprechenden Sitzposition in einem Fahrzeug.
Die Basis 11 hat einen Umfang 13, der geeignet ist, mit einer Vorderplattenkomponente 14 mit einem passenden Umfang 15 versiegelt zu werden. Die Basis 15 und die Vorderseite 14 bestehen vorzugsweise aus geformten Kunststoffen und können mittels Kunststoffschweißen wie Heißelementschweißen zur Bildung einer Umfangssiegelung um einen offenen Innenraum 17 zur Bildung einer Blase miteinander verbunden werden. Eine Aufblasgasquelle 16 ist elektronisch gesteuert, so dass sie während eines Aufpralls aktiviert wird, um Gas zum Aufblasen des Polsters abzugeben. Die Vorderseite 14 kann die Innenverkleidungsoberfläche (z. B. die Außenseite der Handschuhfachklappe) umfassen, oder eine zusätzliche Haut 18 kann auf die Außenfläche (d. h. die Klasse-A-Fläche) der vorderen Platte 14 aufgebracht werden. Die Haut 18 ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt und kann ein vakuumgeformtes thermoplastisches Bilaminat sein, das gemasert oder anderweitig bearbeitet sein kann.
Im Stand der Technik wurden die vordere Platte und die Basisplatte blasgeformt und/oder spritzgegossen. 2 zeigt eine blasgeformte Basiswand 11 mit konischen Vorsprüngen 20 und 22, die sich an beabstandeten Stellen von der Hintergrundebene der Basiswand 11 zur vorderen Wand 14 erstrecken. Zur Reduzierung der Blechverwerfung an der vorderen Wand 14 sind Heißschweißnähte 21 und 23 gebildet. Wie in 3 gezeigt, bewegt sich die vordere Wand 14 während des Aufblasens von der Basiswand 11 weg und die Heißschweißnaht trennt sich an einer Aufreißfuge 24. Aufgrund der stumpfen Spitze der Kegel 20 und 22 können die Größe und die Festigkeit der Schweißnähte 21 und 23 nur schwer zu steuern sein. Außerdem bleiben Bereiche der vorderen Wand 14 zwischen den Anbringpunkten als glatte biegsame Ebenen ohne Verstärkung, so dass Blechverwerfung in kleineren Bereichen immer noch auftreten kann.
4 und 5 zeigen eine verbesserte Querverbindung zwischen den Blasenwänden, die für bessere Steuerung der Schweißnahtfestigkeit und bessere Reduzierung der Blechverwerfung sorgt. Eine Basiswand 30 ist mit einer vorderen Wand 31 verbunden. Die Basiswand 30 hat eine aufrecht stehende Rippe 32 und die vordere Wand 31 hat eine aufrecht stehende Rippe 33. Die aufrecht stehenden Rippen 32 und 33 erstrecken sich in im Wesentlichen quer verlaufenden (d. h. senkrechten) Richtungen in der Form eines Kreuzes. Die aufrecht stehenden Rippen 32 und 33 sind jeweils integral mit der Wand 30 bzw. 31 gebildet. Die Rippe 32 erstreckt sich von der Oberfläche der Basiswand 30 teilweise in den anfänglich offenen Raum zur Oberfläche der vorderen Wand 31. Die aufrecht stehende Rippe 33 erstreckt sich von der Oberfläche der vorderen Wand 31 teilweise in den anfänglich offenen Raum, um die aufrecht stehende Rippe 32 an einem Schnittpunkt, an dem sie sich kreuzen, zu kontaktieren.
Am Schnittpunkt der Rippen 32 und 33 ist eine Schweißnaht 34 gebildet. Zusätzliche Paare aufrecht stehender Rippen sind über den inneren Bereich der Blase zwischen der Basiswand 30 und der vorderen Wand 31 angebracht. Wie in 5 gezeigt, hat die aufrecht stehende Rippe 32 eine Längsausrichtung (Ende zu Ende) in einer Richtung D₁, während sich die aufrecht stehende Rippe 32 in einer Richtung D₂ erstreckt, wobei D₁ und D₂ im Wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufen. Somit ist der Bereich der Schweißnaht 34 gut gesteuert, da er von der leicht gesteuerten Breite der Rippen 32 und 33 bestimmt wird. 6 zeigt, wie die Breite den Bereich des Schnittpunkts und somit die Größe der Schweißnaht bestimmt. Die Ende-zu-Ende-Richtung der Rippen sollte, wie in 5 gezeigt, fast senkrecht sein, um präzise Steuerung der Schweißnähte und leichte Registerhaltigkeit der Rippen zum Schweißen zu gewährleisten. Es können aber auch andere Richtungen verwendet werden, und die Rippen könnten nicht vollkommen gerade sein, sondern eine gebogene Bahn beschreiben. Aber selbst dann würde die Ende-zu-Ende-Richtung der jeweiligen Rippen immer noch im Wesentlichen quer verlaufen. Zur Bereitstellung der gewünschten Festigkeit kann die Fläche der Schweißverbindung an jedem Schnittpunkt ungefähr 1 Quadratmillimeter groß sein.
Ein zusätzlicher Vorteil der aufrecht stehenden Rippen besteht darin, dass sie die Biegung der vorderen Wand unterbrechen, da sie nicht mehr vollkommen flach wie ein Schlagzeugfell ist. Alle aufrecht stehenden Rippen an der vorderen Wand können parallel ausgerichtet sein. Als Alternative können einige Rippen in anderen Richtungen vorgesehen sein, um die Tendenz der vorderen Wand, sich wie ein Schlagzeugfell zu verhalten, weiter zu reduzieren (vorausgesetzt, die Rippen in jedem Paar verlaufen weiterhin im Wesentlichen quer). Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die sich kreuzenden Rippen in viele Positionen innerhalb der Blase eingepasst werden können, besonders im Vergleich zu den oben besprochenen konischen Formen.
7 zeigt ein Polster 40, bei dem die vordere Wand und die Basiswand um einen geschweißten Umfang 41 herum miteinander verbunden sind. Mehrere Aufreißfugen 42 bestehen jeweils aus Paaren aufrecht stehender Rippen. Vorzugsweise können einige Paare einen aufrecht stehenden Rand an der vorderen Wand haben, der sich in der Figur horizontal erstreckt, während sich andere vertikal erstrecken. Der Abstand der Aufreißfugen und die Größe jedes jeweiligen Schweißnahtbereichs für jede Rippe lassen sich über die Auslegung leicht steuern, so dass eine gewünschte Haltekraft erreicht wird, die im Wesentlichen verhindert, dass sich die vordere Wand unter Kompressionskräften biegt, während sie den Aufreißfugen gestattet, sich unter Spannung während des Aufblasens der Blase zu trennen. 8 zeigt ein jeweiliges Paar Rippen 32 und 33 nach dem Reißen der Schweißnaht 34.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Verhinderung der Blechverwerfung bei einem Aktivpolster für ein Kraftfahrzeug umfasst folgende Schritte:
Spritzgießen einer Basiswand zum Montieren an einer starren Struktur des Fahrzeugs,
Spritzgießen einer vorderen Wand, die über der Basiswand liegt und ein Innenverkleidungsteil des Fahrzeugs bildet, wobei die Basiswand eine erste Fläche hat, die der vorderen Wand zugewandt ist, und die vordere Wand eine zweite Fläche hat, die der Basiswand zugewandt ist,
Verbinden der Basiswand und der vorderen Wand miteinander um einen Umfang herum zur Bildung einer aufblasbaren Blase, wobei zwischen der ersten und der zweiten Fläche anfänglich ein offener Raum vorliegt, wobei die Blase mehrere Aufreißfugen aufweist, wobei jede Aufreißfuge aus einer ersten und einer zweiten aufrecht stehenden Rippe besteht, wobei die erste aufrecht stehende Rippe integral mit der Basiswand geformt ist, sich von der ersten Fläche teilweise in den anfänglich offenen Raum zur zweiten Fläche erstreckt und sich Ende zu Ende im Wesentlichen entlang einer ersten Richtung erstreckt, und wobei die zweite aufrecht stehende Rippe integral mit der vorderen Wand geformt ist, sich von der zweiten Fläche teilweise in den anfänglich offenen Raum zur Kontaktierung der ersten aufrecht stehenden Rippe erstreckt und sich Ende zu Ende im Wesentlichen entlang einer zweiten Richtung erstreckt, die im Wesentlichen quer zur ersten Richtung verläuft, so dass die erste und die zweite aufrecht stehende Rippe einander an einem Schnittpunkt kontaktieren, und
Bilden einer Schweißverbindung an jedem Schnittpunkt der ersten und der zweiten aufrecht stehenden Rippe, die gegenüber Kompressionskräften im Wesentlichen starr ist und gestattet, dass sich die Aufreißfugen unter Spannung während des Aufblasens der Blase trennen.

Claims

Aktivpolster für ein Kraftfahrzeug mit einer Basiswand zum Montieren an einer starren Struktur des Fahrzeugs und einer vorderen Wand, die über der Basiswand liegt und ein Innenverkleidungsteil des Fahrzeugs bildet, wobei die Basiswand eine erste Fläche hat, die der vorderen Wand zugewandt ist, und die vordere Wand eine zweite Fläche hat, die der Basiswand zugewandt ist, wobei die Basiswand und die vordere Wand aus geformten Kunststoffkomponenten bestehen, und die Basiswand und die vordere Wand zur Bildung einer aufblasbaren Blase um einen Umfang herum miteinander verbunden sind, wobei zwischen der ersten und der zweiten Fläche anfänglich ein offener Raum vorliegt, wobei die Blase mehrere Aufreißfugen aufweist, wobei jede Aufreißfuge aus einer ersten und einer zweiten aufrecht stehenden Rippe besteht, wobei die erste aufrecht stehende Rippe integral mit der Basiswand geformt ist, sich von der ersten Fläche teilweise in den anfänglich offenen Raum zur zweiten Fläche erstreckt und sich Ende zu Ende im Wesentlichen entlang einer ersten Richtung erstreckt, und wobei die zweite aufrecht stehende Rippe integral mit der vorderen Wand geformt ist, sich von der zweiten Fläche teilweise in den anfänglich offenen Raum zur Kontaktierung der ersten aufrecht stehenden Rippe erstreckt und sich Ende zu Ende im Wesentlichen entlang einer zweiten Richtung erstreckt, die im Wesentlichen quer zur ersten Richtung verläuft, so dass die erste und die zweite aufrecht stehende Rippe einander an einem Schnittpunkt kontaktieren, und wobei die erste und die zweite aufrecht stehende Rippe an jedem Schnittpunkt eine Schweißverbindung umfassen, die gegenüber Kompressionskräften im Wesentlichen starr ist und gestattet, dass sich die Aufreißfugen unter Spannung während des Aufblasens der Blase trennen.
Aktivpolster nach Anspruch 1, wobei die Aufreißfugen ausreichend dicht in einem Muster angeordnet sind, dass eine Blechverwerfung über das Innenverkleidungsteil verhindert wird.
Aktivpolster nach Anspruch 1, wobei die vordere Wand eine Klasse-A-Oberfläche an ihrer der zweiten Fläche gegenüberliegenden Seite umfasst.
Aktivpolster nach Anspruch 1, ferner mit einer an der vorderen Wand angebrachten Außenhaut zur Bereitstellung einer Klasse-A-Oberfläche.
Aktivpolster nach Anspruch 1, wobei die Basiswand und die vordere Wand eine Klappe eines Lagerfachs umfassen.
Aktivpolster nach Anspruch 1, wobei die ersten Richtungen aller ersten aufrecht stehenden Rippen parallel zueinander ausgerichtet sind und wobei die zweiten Richtungen aller zweiten aufrecht stehenden Rippen parallel zueinander ausgerichtet sind.
Aktivpolster nach Anspruch 1, wobei die Fläche der Schweißverbindung an jedem Schnittpunkt ungefähr 1 Quadratmillimeter groß ist.
Aktivpolster nach Anspruch 1, wobei die Basiswand und die vordere Wand durch Spritzgießen hergestellt sind.
Aktivpolster nach Anspruch 1, wobei die Basiswand und die vordere Wand über eine Schweißnaht um einen Umfang herum miteinander verbunden sind.
Aktivpolster mit einer Basiswand, einer vorderen Wand, wobei die mehrere interne Verbindungen bildenden Wände jeweils ein jeweiliges Paar aus einer ersten und einer zweiten aufrecht stehenden Rippe in einem Raum zwischen den Wänden umfassen, wobei die ersten Rippen in einer ersten Richtung ausgerichtet sind und die zweiten Rippen in einer im Wesentlichen quer verlaufenden Richtung ausgerichtet sind, wobei sich die ersten und die zweiten Rippen an jeweiligen Schnittpunkten kontaktieren und jeder Schnittpunkt eine Schweißverbindung umfasst, die sich unter Spannung während des Aufblasens des Polsters trennt.