DE102015114911A1

DE102015114911A1 - Aktivpolster mit löchriger Schweißbahn

Info

Publication number: DE102015114911A1
Application number: DE102015114911.7A
Authority: DE
Inventors: Brandon M. Aselage; Sean B. West; Stacey H. Raines
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-09-22
Filing date: 2015-09-07
Publication date: 2016-03-24
Also published as: RU2689695C2; CN105438108A; CN105438108B; RU2015138496A3; BR102015024244A2; US9254807B1; MX2015013493A; MX361568B; RU2015138496A

Abstract

Ein Aktivpolster für ein Kraftfahrzeug weist eine äußere Verkleidungsblende mit einer Schweißbahn auf. Ein ausdehnbares Blasenelement weist einen zentralen Abschnitt, dazu ausgeführt, an einer Tragstruktur des Fahrzeugs befestigt zu werden, einen Schweißflansch entlang einer peripheren Kante und einen gefalteten Bereich zwischen dem zentralen Abschnitt und dem Schweißflansch auf. Die Schweißbahn und der Schweißflansch sind durch eine Warmschweißung miteinander verbunden, um eine abgedichtete Kammer zu bilden. Die Schweißbahn beinhaltet mehrere radial voneinander beabstandete abgestufte Löcher. Jedes Loch hat einen oberen, eine erste Öffnung mit einer jeweiligen ersten Querschnittsfläche definierenden Abschnitt und einen unteren, eine zweite Öffnung mit einer jeweiligen zweiten Querschnittsfläche kleiner als die jeweilige erste Querschnittsfläche definierenden Abschnitt. Ein Umfang jedes oberen Abschnitts wird durch die Warmschweißung geschmolzen und ein Umfang jedes unteren Abschnitts wird nicht durch Warmschweißung geschmolzen.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Nicht zutreffend.
AUSSAGE HINSICHTLICH STAATLICH GEFÖRDERTER FORSCHUNG
Nicht zutreffend.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Aktivpolster zum Insassenaufprallschutz in Kraftfahrzeugen und insbesondere auf die Steigerung der Robustheit der Verbindung zwischen einem ausdehnbaren Blasenelement und einer Verkleidungswand, die getrennt geformt sind.
Ein Aktivpolster ist eine Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung mit einer gasaufblasbaren Blase zum Absorbieren von Stößen und zum Reduzieren von Verletzungen von Insassen während eines Aufpralls. Im Gegensatz zu entfaltbaren Airbag-Kissen, die hinter verschiedenen Öffnungen durch Aufblasen hervortreten, verwenden Aktivpolster die Innenverkleidungsoberfläche selbst, um sich zu Beginn eines Aufprallereignisses zum Absorbieren des Aufpralls und Ableiten der Energie durch die Auswirkung eines Aufblasgases auszudehnen. Das am 26. Juni 2013 erteilte US-Patent 8,205,909 , das hierin unter Bezugnahme eingegliedert ist, offenbart ein in eine Handschuhfachklappe integriertes Aktivkniepolster, das leicht und optisch ansprechend ist. Das am 2. Juli 2013 erteilte US-Patent 8,474,868 , das ebenfalls hierin unter Bezugnahme eingegliedert ist, offenbart eine typische Struktur, wobei ein Aktivpolster eine äußere Wand oder Verkleidungsblende beinhaltet, die einem Fahrzeuginsassen zugewandt ist und an einer inneren Wand oder Blende entlang einer abgeschlossenen Peripherie befestigt ist. Eine oder beide der Wände sind verformbar, um eine aufblasbare Blase bereitzustellen. Zum Beispiel kann die innere Wand (d.h. die Blasenwand) eine gefaltete (d.h. ziehharmonikaartige) Region aufweisen, der sich während des Aufblasens ausstreckt. Die Wände sind anfänglich, vor dem Einsatz in nicht aufgeblasenem Zustand, ein wenig voneinander beabstandet. Dies gestattet das Eindringen des Füllgases auf eine Weise, dass ein gleichmäßiges Aufblasen quer über die Blende erreicht werden kann.
Die inneren und äußeren Wände eines typischen Aktivpolsters bestehen aus geformtem thermoplastischem Kunststoff, wie zum Beispiel Polyethylen, Polyolefin oder PVC. Typischerweise werden diese im Spritzgussverfahren hergestellt, können aber ebenso durch Extrusionsblasformen erzeugt werden. Wenn sie einzeln hergestellt wurden, müssen die Wände rund um ihre Randbereiche luftdicht miteinander verbunden werden, um die aufblasbare Blase zu bilden. Die Verbindung muss stabil sein, um einer Abtrennung infolge der hohen Drücke während des Aufblasens zu widerstehen.
Ein bekanntes Verfahren zur Abdichtung der Blasenwände ist Warmschweißen, wobei die Passflächen erwärmt und dann zusammengepresst werden. Beispiele beinhalten Heizelementschweißen, IR-Schweißen und Laserschweißen. Ein im Allgemeinen ebener Schweißflansch wurde rund um den äußeren Umfang einer inneren (Blasen-)Wand bereitgestellt, die eine im Allgemeinen ebene Oberfläche einer äußeren (Verkleidungs-)Wand aufnimmt. Die Oberflächen der äußeren Wand und/oder die inneren Oberflächen können auch aufrecht stehende Schweißrippen beinhalten, die die Stabilität der Schweißung durch Eindringen in den und Verschmelzen mit dem Schweißflansch oder anderen entgegenstehenden Oberflächen während des Warmschweiß-Prozesses, bei dem die zu verschweißenden Flächen erhitzt und dann zusammengepresst werden, erhöhen. Trotz des Eindringens dieser Rippen war die Trennung der Schweißung weiterhin ein potenzielles Versagen von Aktivpolstern aus verschiedenen Gründen, wozu das Verziehen der zu schweißenden Teile, Temperaturunterschiede der Heizplatten während des Schweißens, unkorrigierte Abweichungen des aufgewendeten Druckes beim Schweißen und charakteristische Unterschiede zwischen der Verkleidungswand und der Blasenwand, die aus verschiedenen Kunststoffrezepturen geformt sein können, gehören.
Unterschiedliche Belastungen während des Aufblasens tragen ebenfalls zur Möglichkeit von Schweißversagen bei. Wegen der Elastizität, die erforderlich ist, um die gefaltete Blasenwand aufblasbar zu machen, kann die Schweißnaht beim Ausdehnen einer erheblichen Schälbeanspruchung ausgesetzt sein. Eine weitere Belastungsursache ist die Druckwelle, welche durch die explosive Initiierung des Gasflusses durch den Gasgenerator hervorgerufen wird. Ein Verdrehen und ein ungleichmäßiges Anschwellen der gesamten Blasenstruktur während des Aufblasens kann in bestimmten Bereichen der Schweißung (beispielsweise entlang langer gerader Kanten der Schweißung) Belastungen verursachen oder bestehende Belastungen in diesen Bereichen konzentrieren.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In einem Aspekt der Erfindung wird ein Aktivpolster für eine Innenverkleidungsoberfläche eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Eine aus Kunststoff geformte äußere Verkleidungsblende weist eine geschlossene Schweißbahn an einer inneren Oberfläche auf. Ein aus Kunststoff geformtes, ausdehnbares Blasenelement weist einen zentralen Befestigungsabschnitt, dazu ausgeführt, an einer Tragstruktur des Fahrzeugs befestigt zu werden, einen Schweißflansch entlang einer periphere Kante und eine gefaltete Region zwischen der zentralen Befestigungsfläche und dem Schweißflansch auf. Die Schweißbahn und der Schweißflansch sind durch eine Warmschweißung miteinander verbunden, um eine abgedichtete Kammer zu bilden. Die Schweißbahn beinhaltet mehrere radial voneinander beabstandete abgestufte Löcher. Jedes abgestufte Loch weist einen oberen, eine erste Öffnung mit einem jeweiligen ersten Querschnittsbereich definierenden Abschnitt und einen unteren, von einem jeweiligen oberen Abschnitt vorstehenden und eine zweite Öffnung mit einem jeweiligen zweiten Querschnittsbereich kleiner als der jeweilige erste Querschnittsbereich definierenden Abschnitt auf. Ein Umfang jedes oberen Abschnitts wird durch die Warmschweißung geschmolzen und ein Umfang jedes unteren Abschnitts wird nicht durch die Warmschweißung geschmolzen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische, auseinandergezogene Ansicht einer Aktivpolsteranordnung nach dem Stand der Technik, eine vordere Verkleidungsblendenwand und hinteren Blasenwand beinhaltend.
2 ist eine Rückansicht einer Innenoberfläche der vorderen Verkleidungsblendenwand.
3 ist eine Draufsicht, die einen Teil der Schweißbahn nach dem Stand der Technik aus 2 genauer zeigt.
4 ist eine perspektivische Querschnittsansicht der Schweißbahn aus 2.
5 ist eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Schweißbahn der vorliegenden Erfindung, wobei eine erhöhte Schweißbahn gebildet wird, die abgestufte Löcher aufweist, die radial entlang der Bahn voneinander beabstandet sind.
6 ist eine Querschnittsansicht der Schweißbahn entlang Linie 6-6 aus 5.
7 ist eine Querschnittsansicht der Schweißbahn entlang Linie 7-7 aus 5.
8 ist eine Querschnittsansicht der Warmschweißung, die als Ergebnis der abgestuften Löcher entlang Linie 6-6 aus 5 gebildet wurden.
9 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Schweißbahn, die zylindrische abgestufte Löcher enthält.
10 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Schweißbahn, die rechteckig-kuboid abgestufte Löcher enthält.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1–4 zeigen ein Aktivpolster nach dem Stand der Technik, wobei ein Aktivpolster gebildet wird, indem eine Innenverkleidungsblende verwendet wird, die Teil einer Handschuhfachklappe in einem Kraftfahrzeug ist. Insbesondere fungiert eine Verkleidungsblende 10 als vordere Verkleidungswand, die eine ausdehnbare Blasenwand 11 aufnimmt. Verkleidungsblende 10 weist eine Innenoberfläche 12 mit einer Schweißbahn oder Laufbahn 13, vorzugsweise als Rippe ausgeformt, die von der Innenoberfläche aufwärts verläuft, um sich mit einem äußeren Flansch 14 der Blasenwand 11 zu verbinden (z. B. durch Kunststoffschweißen in Form von Heizelementschweißen) auf.
Blasenwand 11 hat eine Aussparung 15 nahe des Zentrums zum Montieren eines Gasgenerators (nicht gezeigt) und mehrere Montagedome 16 zum Verbinden der Anordnung mit einer Reaktionsoberfläche, wie etwa einer inneren Verkleidung der Handschuhfachklappe (nicht gezeigt). Eine gefaltete Region 17 wird zwischen Domen 16 und äußerem Flansch 14 gebildet, so dass sich eine Reihe Falten während des Aufblasens in einer Weise entfalten kann, die der Verkleidungsblende 10 gestattet, sich in Richtung der Fahrerkabine zu verlagern, um einen aufprallenden Insassen zu polstern.
Warmschweißen von Bahn 13 und Flansch 14 schafft einen Blasenhohlraum zum Aufnehmen von Aufblasgas von dem Gasgenerator. Während des Warmschweißprozesses, wird ein Heizelement, Laser oder andere Hitzequelle verwendet, um Kunststoffmaterial von Bahn 13 und Flansch 14 zu schmelzen, und nachdem die Hitzequelle entfernt wurde, werden Bahn 13 und Flansch 14 zusammengepresst und gekühlt, sodass die geschmolzenen Materialien sich vermischen und zusammengeschweißt werden.
3 und 4 zeigen eine Auslegung der Schweißbahn 13 detaillierter. Verkleidungsblende 10 hat einen Hauptkörper 20, der im Wesentlichen planar ist. Die Schweißbahn 13 umfasst mehrere umlaufende Rippen 21–24, die sich von der Innenoberfläche des Hauptkörpers 20 erstrecken. Mehrere Querelemente 25 verlaufen in einer Art Gitter zwischen angrenzenden Rippen 21–24, um zusätzliches Material und Oberflächenbereich bereitzustellen, um Schmelzen während des Warmschweißprozesses zu erleichtern. Während der Bildung der Warmschweißung werden Rippen 21–24 und Querelemente 25 durch die übertragene Hitze jeweils komplett geschmolzen. Eine zusätzliche hervorstehende Rippe 26 (kein Teil der Warmschweißung) kann gegen das Blasenelement gedrückt werden oder damit verflechten, um eine Barriere gegen das Aufblasgas bereitzustellen, um dabei zu helfen, Schälbeanspruchung auf die Warmschweißung zu reduzieren.
Die Erfindung verwendet eine Reihe von abgestuften Löchern in den Warmschweißoberflächen, um die Substanzstärke der Warmschweißung zu erhöhen. Wie in einer ersten Ausführungsform in 5 gezeigt, beinhaltet eine Schweißbahn 30 mehrere radial voneinander beabstandete abgestufte Löcher 31. Wie in 6 gezeigt, hat jedes in der Schweißbahn 30 gebildete abgestufte Loch 31 einen oberen Abschnitt 32 und einen unteren Abschnitt 33. Obere Abschnitte 32 sind durch eine Öffnung 34 mit einer Größe (z. B. Weite oder Durchmesser) gekennzeichnet, die einen ersten Querschnittsbereich bereitstellt, der größer als ein zweiter Querschnittsbereich des unteren Bereichs 33 ist, was aus seiner zweiten Öffnung 35 resultiert, wobei der untere Bereich 33 vom oberen Bereich 34 nach unten hervorsteht. Wie unten beschrieben kann jedes Loch 31 zylindrisch, rechteckig oder von jeder geeigneten Form sein, die eine Weite oder Querschnittsöffnung bereitstellt, die für obere Abschnitte 32 größer ist als für untere Abschnitte 33. Des Weiteren sind die jeweiligen Tiefen der oberen und unteren Abschnitte 32 und 33 vorzugsweise so gewählt, dass mindestens ein Teil eines Umfangs 36 jedes oberen Abschnitts 32 während des Warmschweißformungsprozesses geschmolzen wird, während mindestens ein Teil eines Umfangs 37 jedes unteren Abschnitts 33 nicht durch die Warmschweißung geschmolzen wird.
6 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 6-6 aus 5, und zeigt die Komponenten einer Polsteranordnung während eines Warmschweißformungsprozesses. Ein Flansch 38 eines Blasenelements kann eine Rippe 39 tragen. Ein Hauptkörper 40 der Verkleidungsblende trägt die Schweißbahn 30, welche in dieser Ausführungsform als hervorstehende Rippe gebildet wird. Nach mindestens teilweisem Schmelzen von Schweißbahn 30 und Schweißflansch 38 werden die Komponenten in den gezeigten Richtungen eine Spannvorrichtung verwendend zusammengepresst, um die Warmschweißung zu bilden.
7 zeigt eine Querschnittsansicht entlang Linie 7-7 aus 5, wobei die Schweißbahn 30 als erhöhte Rippe gesehen wird. Loch 31 stellt bevorzugte Lochtiefen dar, wobei ein oberer Abschnitt 32 eine Tiefe aufweist, derart dass er komplett in der erhöhten Rippe 30 angeordnet ist (d. h. oberer Abschnitt 32 erstreckt sich nicht in den Verkleidungsblendenhauptkörper 40), während ein unterer Abschnitt 33 eine Tiefe hat, die ihn unterhalb der Rippe 30 platziert (d. h. gänzlich im Hauptkörper 40). Das gezeigte Tiefenverhältnis erleichtert das Schmelzen von Schweißbahn 30 um den oberen Abschnitt 32, während das Schmelzen um den unteren Abschnitt 33 verhindert wird.
Das jeweilige Schmelzen und Nicht-Schmelzen von verschiedenen Teilen der Verkleidungsblende um die abgestuften Löcher resultiert in einer Warmschweißstruktur, wie in 8 gezeigt. Die ungeschmolzenen Umfangsteile um die unteren Abschnitte resultieren in einer Reihe von Schächten 42 innerhalb eines ungeschmolzenen Hauptkörperteils 41, der mit einem geschmolzenen Material 43 gefüllt wird, das von den erhitzten Teilen von sowohl der Schweißbahn als auch vom Schweißflansch stammt. Ein ungeschmolzener oberer Teil 44 des Flansches des Blasenelements ist daher stark mit der Verkleidungshauptblende 41 verbunden. Neben chemischem Verbinden durch das Vermischen des geschmolzenen Kunststoffs der zwei Komponenten wird eine mechanische Verbindungsfestigkeit hinzugefügt durch die Bildung von geschmolzenen Zungen, die sich in Schächten 42 verfestigen.
9 ist eine Querschnittsansicht durch eine Schweißbahn 50 mit erhöhten Rippen auf einem Blendenkörper 51, wobei mehrere abgestufte Löcher 52 jeweils zylindrische obere und untere Abschnitte 53 und 54 aufweisend ausgebildet sind. Abgestufte Löcher 52 werden radial beabstandet um den Umfang von Bahn 50 angeordnet und axial beabstandet (d. h. mit jeweils unterschiedlichen jeweiligen radialen Abständen vom Achsenmittelpunkt des Blasenelements), was zu einer weiteren Erhöhung der Warmschweißfestigkeit in Querrichtungen führt. Die zylindrischen Profile der oberen Abschnitte 53 und unteren Abschnitte 54 unterstützen das gewünschte Schmelzen und die Abwesenheit des Schmelzens in den beiden jeweiligen Bereichen.
10 zeigt eine alternative Ausführungsform, wobei eine Schweißbahn, die durch eine erhöhte Rippe 60 auf einer Innenoberfläche eines Verkleidungsblendenhauptkörpers 61 gebildet wird, mehrere geformte abgestufte Löchern 62 aufweist, die Profile aufweisen, die rechteckige Kuboide sind. Die kuboiden (d. h. boxförmige) oberen Abschnitte 63 stellen beispielsweise ein größeres Profil bereit (d. h. Breite) als untere Abschnitte 64. Andere potentielle Formen für die Löcher beinhalten pyramidale, konische und andere Prismenformen. Jedes Paar der jeweiligen oberen und unteren Abschnitte kann gebildet werden, indem die gleiche Form oder unterschiedliche Formen verwendet werden, und verschiedene Lochpaare können verschiedene Formen anwenden (z. B. ein Paar zylindrisch mit einem angrenzenden rechteckigen Paar).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8205909 [0004]
US 8474868 [0004]

Claims

Aktivpolster zum Bereitstellen einer Innenverkleidungsoberfläche eines Kraftfahrzeugs, das Folgendes umfasst: eine aus Kunststoff geformte äußere Verkleidungsblende, die eine geschlossene Schweißbahn an einer inneren Oberfläche aufweist; und ein aus Kunststoff geformtes, ausdehnbares Blasenelement mit einem zentralen Befestigungsabschnitt, dazu ausgelegt, an einer Tragstruktur des Fahrzeugs befestigt zu werden, einem Schweißflansch entlang einer peripheren Kante und einem gefalteten Bereich zwischen dem zentralen Befestigungsabschnitt und dem Schweißflansch, wobei die Schweißbahn und der Schweißflansch durch eine Warmschweißung verbunden sind, um eine abgedichtete Kammer auszubilden; wobei die Schweißbahn mehrere radial beabstandete abgestufte Löcher beinhaltet, von denen jedes abgestufte Loch einen oberen Abschnitt, eine erste Öffnung mit einer jeweiligen ersten Querschnittsfläche definierend, aufweist und jedes abgestufte Loch einen unteren Abschnitt von einem jeweiligen oberen Abschnitt hervorstehend und eine zweite Öffnung definierend mit einer jeweiligen zweiten Querschnittsfläche, die kleiner ist als die jeweilige erste Querschnittsfläche, aufweist, wobei ein Umfang jedes oberen Abschnitts durch das Warmschweißen geschmolzen wird und ein Umfang jedes unteren Abschnitts nicht durch das Warmschweißen geschmolzen wird.
Aktivpolster nach Anspruch 1, wobei die Schweißbahn von einer von der Innenoberfläche erhöhten Rippe umfasst wird, wobei die oberen Abschnitte der abgestuften Löcher in der Rippe angeordnet sind und wobei die unteren Abschnitte in die Verkleidungsblende unterhalb der Rippe verlaufen.
Aktivpolster nach Anspruch 1, wobei die unteren und oberen Abschnitte jeweils zylindrische Profile umfassen.
Aktivpolster nach Anspruch 1, wobei die unteren und oberen Abschnitte jeweils rechteckige würfelförmige Profile umfassen.
Aktivpolster nach Anspruch 1, wobei die abgestuften Löcher radial und axial beabstandet sind.
Aktivpolster, das Folgendes umfasst: eine Verkleidungsblende, eine äußere Schweißbahn aufweisend; und ein gefaltetes Blasenelement, am Fahrzeug befestigbar und einen mit der Schweißbahn verschweißten peripheren Flansch beinhaltend; wobei die Bahn mehrere radial beabstandete abgestufte Löcher beinhaltet, die obere Abschnitte mit einem Schmelzumfang aufweisen und untere Abschnitte, die von einem jeweiligen oberen Abschnitt hervorstehen, jeder mit einem nichtschmelzenden Umfang kleiner als der schmelzende Umfang, aufweisen.
Aktivpolster nach Anspruch 6, wobei die Schweißbahn von einer auf der Innenoberfläche der Verkleidungsblende verlaufenden Rippe umfasst wird, wobei die mehreren abgestuften Löcher in der Schweißbahn ausgebildet sind, wobei die oberen Abschnitte der abgestuften Löcher in der Rippe angeordnet sind und wobei die unteren Abschnitte in die Verkleidungsblende unterhalb der Rippe verlaufen.