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Die Erfindung betrifft eine Gassackabdeckung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung nach Anspruch 7.
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Insbesondere bei Fahrer-Frontgassackmodulen, welche im Nabenbereich des Lenkrads angeordnet sind, ist es bekannt, an der Gassackabdeckung, welche den Gassack im Normalzustand gegen den Innenraum des Kraftfahrzeuges abgrenzt, ein Emblem, insbesondere in Form eines Firmenlogos des Kraftfahrzeug-Herstellers, oder ein Design, beispielsweise in Form eines Kranzes, vorzusehen. Hierbei ist das Emblem oder das Design häufig ein Teil eines separaten Emblem- oder Designelements, welches an einem Abdeckelement angeordnet ist. Da dieses Emblem oder Design in der Regel zentral auf der Lenkradnabe angeordnet sein soll, dient der Bereich des Abdeckelements, auf welchem das Emblem oder Design angeordnet ist, häufig als Austrittstür für den Gassack. Dies hat zur Folge, dass auf den Bereich der Gassackabdeckung, auf dem sich das Emblem oder Design befindet, bei Entfaltung des Gassackes hohe Beschleunigungskräfte wirken. Das Emblem- oder Designelement muss dementsprechend fest mit dem Abdeckelement verbunden sein, um ein Ablösen im Falle eines Unfalls sicher auszuschließen. Da sich die Austrittstür natürlich möglichst rasch öffnen soll, besteht an das Emblem- oder Designelement die weitere Forderung einer möglichst geringen zu beschleunigenden Masse.
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Um beide Forderungen gleichermaßen gut befriedigen zu können, ist in der
DE 10 2008 005 419 B3 eine gattungsgemäße Gassackabdeckung mit einem Emblem- oder Designelement vorgeschlagen worden, welche wie folgt aufgebaut ist: Die Gassackabdeckung weist ein wenigstens zweiteiliges Abdeckelement auf. Dieses Abdeckelement besteht aus einem Grundkörper aus einem relativ weichen Material und aus einem an diesem Grundkörper gehaltenen Verstärkungselement. Hierbei weist der Grundkörper eine Kontaktlage mit einer ersten Oberfläche und eine sich von der Kontaktlage weg erstreckende rohrförmige Ausstülpung auf. Unterhalb der Kontaktlage ist das Verstärkungselement mit wenigstens einer Ausnehmung, in der sich die rohrförmige Ausstülpung befindet, angeordnet. Am Abdeckelement ist ein Emblem- oder Designelement mit einem auf der ersten Oberfläche angeordneten, sichtbaren Emblem- oder Designabschnitt und wenigstens einem sich vom Emblem- oder Designabschnitt durch die rohrförmigen Ausstülpung erstreckenden Befestigungsstift angeordnet. Das dem Emblem- oder Designabschnitt abgewandte Ende des Befestigungsstifts liegt ausschließlich an der elastischen rohrförmigen Ausstülpung an und ist als verdickter Kopf ausgebildet, dessen Durchmesser größer als der Innendurchmesser der rohrförmigen Ausstülpung ist. Somit berührt das Emblem- oder Designelement ausschließlich das elastische Abdeckelement, welches durch seine elastische Deformierbarkeit die auftretenden Beschleunigungskräfte abfedert, wodurch Kraftspitzen, welche zu einem Bruch des Befestigungsstifts führen könnten, reduziert werden. Aus diesem Grunde können die Befestigungsstifte recht dünn und somit mit geringer Masse ausgebildet werden.
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Die Herstellung dieser Gassackabdeckung ist wie folgt: Zunächst wird das Verstärkungselement am Grundkörper angeordnet und beispielsweise verklebt und anschließend wird das Emblem- oder Designelement am Abdeckelement derart angeordnet, dass der Emblem- oder Designabschnitt auf der ersten Oberfläche der Kontaktlage aufliegt und sich die Befestigungsstifte des Emblem- oder Designelementes jeweils durch eine rohrförmige Ausstülpung des Abdeckelementes erstrecken. In einem abschließenden Verfahrensschritt werden die Enden der Befestigungsstifte thermisch umgeformt, so dass sie den verdickten Kopf ausbilden.
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Auch wenn die dort beschriebene Gassackabdeckung das gestellte Problem vollständig löst, so ist der relativ große Herstellungsaufwand doch nachteilig, insbesondere, weil es zwingend notwendig ist, das Abdeckelement wenigstens zweiteilig mit einem relativ weichen Grundkörper auszubilden.
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Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine gattungsgemäße Gassackabdeckung dahingehend weiterzubilden, dass sie unter Beibehaltung ihrer günstigen Eigenschaften hinsichtlich der zu beschleunigenden Masse und der Betriebssicherheit rationeller herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Gassackabdeckung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Gassackabdeckung ist in Anspruch 7 angegeben.
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Der grundsätzliche Aufbau der Abdeckung und das Verfahren zu ihrer Herstellung ist so, wie aus dem oben beschriebenen Stand der Technik bekannt: Die Abdeckung besteht aus einem eine Oberseite und eine Unterseite aufweisenden Abdeckelement, welches wenigstens zwei sich von einem oberen zu einem unteren Ende erstreckende Durchbrechungen aufweist, und aus einem am Abdeckelement angeordneten Emblem- oder Designelement, welches einen auf der Oberseite des Abdeckelements angeordneten, sichtbaren Emblem- oder Designabschnitt und wenigstens zwei sich vom Emblem- oder Designabschnitt jeweils durch eine Durchbrechung erstreckende Befestigungsstifte aufweist, wobei jeder Befestigungsstift einen durch thermische Umformung erhaltenen, verdickten Kopf hat.
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Erfindungsgemäß wird das notwendige Abfangen von Kraftspitzen beim Aufklappen der Abdeckung nicht zwingend durch die relativ weichen Materialeigenschaften des Teils des Abdeckelement, an welchem der Kopf des Emblem- oder Designelements anliegt, sondern – zumindest auch – durch die Form des Kopfes des Emblem- oder Designelements erreicht, nämlich dadurch, dass sich die zur Unterseite des Abdeckelements weisende Kontaktoberfläche des Kopfes zumindest abschnittsweise nicht senkrecht zur Axialrichtung erstreckt, wobei sie vorzugsweise nicht-eben, insbesondere konisch oder konvex ausgebildet ist. Durch diese Formgebung kann bei den hohen Beschleunigungskräften, welche bei der Expansion des Gassacks auftreten, auch dann eine die auftretenden Kraftspitzen reduzierende – in der Regel plastische – Deformation des Abdeckelements auftreten, wenn das Abdeckelement aus einem relativ harten Kunststoff besteht, was wiederum den Einsatz eines Verstärkungselements überflüssig machen kann (Anspruch 4). Es ist grundsätzlich jedoch auch möglich, einen erfindungsgemäß geformten Kopf in Kombination mit einem relativ weichen Abdeckelement einzusetzen, was gegebenenfalls eine weitere Reduzierung der Masse ermöglicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 3 ist der Kopf zumindest abschnittsweise im unteren Ende der Durchbrechung aufgenommen (in gewisser Weise nach Art einer Senkkopfschraube). Dies reduziert insbesondere die Gefahr, dass der von der Gassackabdeckung überdeckte Gassack durch den Kopf beschädigt wird.
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Eine Form des Kopfes, welches sich als besonders geeignet herausgestellt hat, ist in Anspruch 5 angegeben.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus dem nachfolgend mit Bezug auf die Figuren näher dargestellten Ausführungsbeispiel.
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Es sei noch erwähnt, dass eine erfindungsgemäße Gassackabdeckung in der Regel wenigstens zwei Befestigungsstifte aufweist, wobei bei beiden Befestigungsstiften der Kopf entsprechend Anspruch 1 ausgebildet ist.
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Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 einen stark schematisierten Querschnitt durch ein Gassackmodul,
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2 das Detail D aus 1,
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3 das in 2 Gezeigte während der Montage des Emblem- oder Designelementes am Abdeckelement,
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4 eine Variation zu dem in 2 Gezeigten,
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5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer der 2 entsprechenden Darstellung,
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6 eine Variation zu dem in 5 Gezeigten,
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7 eine weitere Variation der Form des verdickten Kopfes in einer der 2 entsprechenden Darstellung und
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7a einen Schnitt durch den Stift aus 7 entlang der Ebene A-A.
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Die 1 zeigt einen stark schematisierten Querschnitt durch ein Gassackmodul und die 2 zeigt das Detail D aus 1, ebenfalls in einer stark schematisierten Darstellung. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Gassackabdeckung wird nun zunächst mit Bezug auf diese beiden Figuren erläutert:
Das in 1 schematisch dargestellte Gassackmodul 10, bei welchem es sich insbesondere um ein Fahrer-Gassackmodul, aber auch um ein Beifahrer-Gassackmodul handeln kann, besteht aus einem Gehäuse 12, einem in dieses Gehäuse eingefalteten Gassack 16, einem Gasgenerator 14 und einer Gassackabdeckung 18, welche den Aufnahmeraum, in welchen der Gassack 16 eingefaltet ist, überspannt. Die Gassackabdeckung 18 kann, wie dies in 1 gezeigt ist, fest mit dem Gehäuse 12 verbunden sein, dies ist jedoch nicht zwingend. Die Gassackabdeckung 18 kann im Falle eines Beifahrer-Gassackes auch Teil einer Instrumententafel sein und sie kann (im Falle eines Fahrer-Gassackes) gegen das Gehäuse 12 niederdrückbar sein (Floating-Cover-Konzept). In jedem Fall ist es so, dass das Abdeckelement 20 bei Betätigung des Gasgenerators 14 und Expansion des Gassackes 16 eine Öffnung freigibt, durch welche der Gassack 16 austreten kann. Hierzu weist die Gassackabdeckung 18 im Allgemeinen wenigstens eine Scharnierlinie und wenigstens eine Sollbruchlinie auf, was in der Figur jedoch nicht dargestellt ist, so dass eine Tür gebildet wird. Auf dieser Tür ist ein Emblem- oder Designabschnitt 32 angeordnet.
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Die Gassackabdeckung 18 besteht aus einem Abdeckelement 20 und einem am Abdeckelement 20 gehaltenen Emblem- oder Designelement 30. Das Abdeckelement 20 besteht aus einem Kunststoff, wie beispielsweise ... und kann insbesondere einstückig ausgebildet sein. Insbesondere ist es in der Regel nicht notwendig, Verstärkungselemente vorzusehen, sodass das Abdeckelement 20 eine relativ hohe Eigensteifigkeit aufweisen muss und insbesondere eine Shore-D-Härte von wenigstens 37 (ISO 868) aufweist. Ein geeignetes Material ist beispielsweise TOSI 81835D, ein TPE. Gemäß den hier getroffenen Definitionen weist die Oberseite 20a des Abdeckelementes 20 zum Fahrzeuginnenraum, während die Unterseite 20b des Abdeckelementes 20 zumindest abschnittsweise in Richtung des Gassackes 16 weist. Das Abdeckelement 20 weist wenigstens zwei Durchbrechungen (In 2 ist die Durchbrechung 22 gezeigt.) auf, welche sich in Axialrichtung von der Oberseite 20a zur Unterseite 20b des Abdeckelementes 20 erstrecken und somit ein oberes Ende 22a (in 2) und ein unteres Ende 22b (in 2) haben.
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Die Durchbrechungen 22 dienen dazu, ein Emblem- oder Designelement 30 am Abdeckelement 20 anzuordnen. Das Emblem- oder Designelement 30 weist den Emblem- oder Designabschnitt 32 (welcher beispielsweise das Logo eines Fahrzeugherstellers zeigt) und für jede Durchbrechung 22 einen Befestigungsstift 34, 34' auf. Das Emblem- oder Designelement 30 ist hierbei in der Regel einstückig aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt, wobei der Emblem- oder Designabschnitt 32 meist beschichtet, insbesondere verchromt, ist.
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In der Regel sind beide Befestigungsstifte gleich aufgebaut, es wird jedoch nur auf den Befestigungsstift 34 Bezug genommen: Das dem Emblem- oder Designabschnitt 32 abgewandte Ende des Befestigungsstiftes 34 ist als verdickter Kopf 36 ausgebildet, dessen Durchmesser größer als der der Durchbrechung 22 ist. Die erfindungsgemäße Verbesserung besteht darin, dass die Kontaktoberfläche 38 des Kopfes 36 – das ist die Oberfläche, welche in Richtung der Unterseite 20b des Abdeckelementes 20 zeigt und welche das Emblem- oder Designelement 30 am Abdeckelement 20 hält – nicht eben ausgebildet ist und senkrecht zur Axialrichtung R des Befestigungsstiftes 34 verläuft (wie im Stand der Technik), sondern zumindest abschnittsweise schräg zu dieser Axialrichtung verläuft. Mit anderen Worten: Die Flächennormalen auf die Kontaktoberfläche 38 erstrecken sich zumindest teilweise nicht parallel zur Axialrichtung R des Befestigungsstiftes 34. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kontaktoberfläche 38 konisch (Das heißt, sie ist ein Kegelmantelabschnitt.), sodass die eben genannte Bedingung für sämtliche Flächennormalen auf die Kontaktoberfläche 38 gilt.
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Der Vorteil der gezeigten Kopfgeometrie ist folgender: Während der Entfaltung des Gassackes 10 wirken hohe Beschleunigungskräfte auf Teile der Gassackabdeckung 18, insbesondere auch auf den Teil der Gassackabdeckung mit dem Emblem- oder Designelement 30 (die Tür). Hierbei können auch Beschleunigungskräfte auftreten, welche das Emblem- oder Designelement 30 vom Abdeckelement 20 „wegreißen wollen”, also in Richtung F (parallel zur Axialrichtung R) wirken. Durch die gewählte Formgebung der Kontaktoberfläche 38 kann sich diese (auch wenn das Abdeckelement 20 aus einem relativ harten Kunststoff besteht) unter plastischer und/oder elastischer Deformation des Abdeckelementes 20 etwas in dieses „hineingraben” (Es wird also eine gewisse „Knautschzone” zur Verfügung gestellt.), wodurch die auftretenden Kraftspitzen reduziert werden.
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Um dem Kopf seine gewünschte konische Form zu geben, kann, wie dies in 3 symbolisch dargestellt ist, ein dreiteiliges Werkzeug verwendet werden, welches einen Axialstempel 40 und zwei Radialstempel 42, 42' aufweist, wobei die beiden Radialstempel 42, 42 der Kontaktoberfläche 38 ihre Form geben. Das Herstellungsverfahren ist hierbei wie folgt: Zunächst liegt der Befestigungsstift als Rohstift 35 (also ohne Kopf) vor. In diesem Zustand wird das Emblem- oder Designelement 30 auf dem Abdeckelement 20 derart angeordnet, dass sich die Rohrstifte 35 durch ihre zugeordneten Durchbrechungen 22 erstrecken. Danach werden die beiden Radialstempel 42, 42' aufeinander zu gefahren (in Pfeilrichtung) und anschließend drückt der Radialstempel 42 auf das Ende des Rohrstiftes 35. Hierbei ist wenigstens der Axialstempel 40 beheizt, sodass eine thermische Umformung des Rohrstiftes erfolgt und der Kopf 36 gebildet wird. Nach Abschluss dieser Montage müssten zumindest die Radialstempel 42, 42' wieder auseinandergefahren werden.
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Um eine bessere Anlage der Kontaktoberfläche 38 des Kopfes 36 an der Unterseite 20b des Abdeckelementes 20 im normalen Betriebszustand des Gassackmodules 10 zu erreichen, sodass das Emblem- oder Designelement 30 spielfrei an der Gassackabdeckung 18 gehalten ist, kann es vorteilhaft sein, den Emblem- oder Designabschnitt 32 während der Umformung der Rohstifte 35 auf die Oberseite 20a der Gassackabdeckung 18 aufzudrücken, um eine gewisse elastische Deformation des Abdeckelementes 20 zu erreichen. Falls das Grundmaterial des Abdeckelementes 20 nur eine sehr geringe Elastizität aufweist, so kann es vorteilhaft sein, eine elastische Zwischenlage 25 vorzusehen, auf welcher der Emblem- oder Designabschnitt 32 aufliegt (4). Gemäß den hier getroffenen Definitionen ist die elastische Zwischenlage 25 ein Teil des Abdeckelementes 20.
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5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer der 2 entsprechenden Darstellung. Der grundsätzliche Aufbau des Gassackmodules und insbesondere der Gassackabdeckung ist wie im ersten Ausführungsbeispiel, sodass dieser nicht noch einmal erläutert wird, um Wiederholungen zu vermeiden. Die Form des Kopfes 36 ist ebenfalls wie im ersten Ausführungsbeispiel, das heißt, dass die Kontaktoberfläche 38 konisch ist. Der Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass auch das untere Ende 22b der Durchbrechung 22 konisch ausgebildet ist, sodass das untere Ende 22b der Durchbrechung 22 zumindest abschnittsweise der Form der Kontaktoberfläche 38 folgt. Dies kann manchmal von Vorteil sein, insbesondere hinsichtlich der folgenden beiden Aspekte: Zum einen ist der Kopf 36 somit zumindest abschnittsweise in der ihm zugeordneten Durchbrechung 22 versenkt, wodurch die Gefahr reduziert wird, dass der Gassack 16 durch den Kopf 36 verletzt wird. Zum anderen kann die Form des unteren Endes 22b der Durchbrechung 22 (oder genauer gesagt, die Form der Oberfläche des unteren Endes 22b der Durchbrechung 22) zur Formgebung des Kopfes 36 genutzt werden, sodass man nur ein einteiliges Umformwerkzeug, welches nur aus einem beheizbaren Axialstempel 40 besteht, benötigt.
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Die 6 zeigt eine Variation zu dem in 5 Gezeigten, wobei der Kopf 36 im Wesentlichen kugel- oder eiförmig ausgebildet ist.
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Die 7 zeigt eine weitere, sehr bevorzugte Form des Kopfes 36, welcher hier zwei Schenkel 37a, 37b aufweist, so dass die Kontaktoberfläche 38 zwei voneinander getrennte Abschnitte aufweist. Diese Form erleichtert das Eindringen des Kopfes in das Abdeckelement, so dass der erfindungsgemäße Erfolg in besonders guter Weise erreicht wird. Weiterhin kann diese Form des Kopfes durch thermische Umformung auch leicht erzeugt werden. Die 7a zeigt einen Schnitt durch den Befestigungsstift 34 entlang der Ebene A-A, wobei das Abdeckelement 20 nicht dargestellt ist. Man sieht, das der sich durch die Durchbrechung 22 erstreckende Abschnitt des Befestigungsstifts einen quadratischen (im allgemeinen rechteckigen) Querschnitt hat, das heißt, dass der Roh-Stift ebenfalls einen solchen Querschnitt hatte.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gassackmodul
- 12
- Gehäuse
- 14
- Gasgenerator
- 16
- Gassack
- 18
- Gassackabdeckung
- 20
- Abdeckelement
- 22, 22'
- Durchbrechung
- 22a
- oberes Ende
- 22b
- unteres Ende
- 25
- elastische Zwischenlage
- 30
- Emblem- oder Designelement
- 32
- Emblem- oder Designabschnitt
- 34
- Befestigungsstift
- 35
- Roh-Stift
- 36
- Kopf
- 37a, 37b
- Schenkel
- 38
- Kontaktoberfläche
- 40
- Axialstempel
- 42, 42'
- Radialstempel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008005419 B3 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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