DE102018127994A1

DE102018127994A1 - Gussgeformter airbagschacht mit durch hohlen kanal verstärkter klappe

Info

Publication number: DE102018127994A1
Application number: DE102018127994.9A
Authority: DE
Inventors: Li Lu; Hui Wang; Yi Yang Tay; Liying Qi; Nicholas A. Mazzocchi; Kenneth J. Kwasnik
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-11-13
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2019-05-16
Also published as: US10377336B2; US20190143929A1; CN109774645A

Abstract

Eine Airbagschachtbaugruppe für ein Armaturenbrett von Kraftfahrzeugen wird so spritzgegossen, dass sie eine Einheit aus Entfaltungsschacht, Klappe und Befestigungsflansch bildet. Der Flansch wird um eine Öffnung im Armaturenbrett herum am Armaturenbrett befestigt. Der rohrförmige Schacht erstreckt sich von dem Flansch aus nach innen bis zu einem unteren Ende, das dazu konfiguriert ist, einen sich ausdehnenden Airbag aus einem Airbagmodul aufzunehmen, und definiert einen Entfaltungsweg entlang einer Längsachse. Ein Klappenflügel ist in einem oberen Ende des Schachts vom Flansch aus drehbar angeordnet, um durch die Öffnung auszutreten. Der Flügel weist eine Innenseite auf, auf die der sich ausdehnende Airbag aufprallt und die eine Vielzahl erhöhter Verstärkungsrippen trägt. Der Flügel weist mindestens einen hohlen Kanal mit geschlossenem Querschnitt auf, der aus der Innenseite bis zu einer Kanalhöhe hervorragt, die sich über die Verstärkungsrippen hinaus erstreckt, und durch gasunterstütztes Spritzgießen ausgebildet wird.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Airbagsysteme für Kraftfahrzeuge und insbesondere eine versteckte Airbagentfaltungsklappe, die durch ein Armaturenbrettsubstrat und einen gussgeformten Airbagschacht gebildet wird.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Airbagentfaltungsschachtbaugruppen wurden für gewerbliche Zwecke für die Beifahrerseite eines Armaturenbretts von Kraftfahrzeugen genutzt. Die Schachtbaugruppe koppelt ein Airbagmodul (das üblicherweise einen gefalteten Segeltuchbeutel und chemische Treibmittel zum Aufblasen des Beutels auf Befehl enthält) an eine Platte oder ein Substrat des Armaturenbretts, die/das eine Klappe trägt. Eine typische Struktur für eine Schachtbaugruppe beinhaltet eine rohrförmige Schachtaußenwand, einen oder mehrere Klappenflügel, einen den Klappenbereich umgebenden Flansch und ein oder mehrere Scharnierelemente oder - bereiche, welche den/die Klappenflügel mit der Außenwand und dem Flansch verbinden.
Für Designzwecke ist es wünschenswert, dass die Airbagentfaltungsklappe im Armaturenbrett aus der Fahrgastzelle betrachtet unsichtbar ist. Anders ausgedrückt ist die sichtbare oder „Klasse-A“-Fläche des Armaturenbretts vorzugsweise nahtlos. Daher wird eine vorgeschwächte Naht in dem Substrat (auf der „Klasse-B“-Seite) benötigt, um ein Aufreißen der Klappe während der Entfaltung des Airbags zu erleichtern. Um zu verhindern, dass abgerissene oder abgetrennte Teile des Substrats in die Fahrgastkabine ausgestoßen werden, werden der/die Klappenflügel des Schachts so am Substratklappenbereich befestigt, dass der Klappenflügel und das Scharnier als Halteleine fungieren. Ein gängiges Verfahren zum Befestigen des Schachtklappenflügels und des Flansches am Substrat war durch Kunststoffschweißen, wie etwa Vibrationsschweißen, Heißplattenschweißen und dergleichen.
Eine typische Beifahrerairbagklappe ist dazu ausgestaltet, die Airbagdruckbelastung, die durch das Ausdehnen des Airbags erzeugt wird, auf die Reißnaht zu übertragen, um die Klappe während einer Entfaltung so schnell wie möglich freizugeben. Eine saubere und schnelle Auftrennung der Reißnaht hilft dabei, Materialzersplitterung während der Airbagentfaltung zu vermeiden. Eine steifere Klappe kann die Airbagbelastung schneller auf die Reißnaht übertragen als eine flexiblere Klappe und verringert die Zersplitterungsgefahr. Daher besteht eine der Herausforderungen bei der Gestaltung von Beifahrerairbagklappen darin, ein Schacht- und Klappensystem zu entwickeln, bei dem die Klappe ausreichend Steifigkeit aufweist, um die Airbagentfaltungskraft wirksam auf die Reißnaht zu übertragen, während sowohl die Produktionskosten als auch das Gewicht geringgehalten werden.
Eine typische Airbagschachtstruktur wird als einstückiger thermoplastischer Spritzguss ausgebildet, der einen Flansch oder Kragen für die Befestigung an einem Armaturenbrettsubstrat, eine durch ein Scharnier mit dem Flansch verbundene Klappe und einen Schacht für die Verbindung mit einem Airbagmodul und die Bereitstellung eines Entfaltungswegs zur Klappe kombiniert. Ein gängiges Material ist TPO (thermoplastisches Olefin), wie etwa Dexflex™, oder andere Materialien, die eine ausgezeichnete Dehnbarkeit bei sehr kalten Temperaturen bis zumindest -30 °C und eine gute Festigkeit bei hohen Temperaturen bis zumindest 90 °C besitzen (z. B. TPE oder TEO). Da die Materialien bis zu einem gewissen Grad flexibel sind, wurde die Klappensteifigkeit erhöht, indem Rippen hinzugefügt wurden und/oder die Materialdicke erhöht wurde. Da die Schachtbaugruppe spritzgegossen wird, muss während des Spritzgussprozesses ein Sperrzustand des Formwerkzeugs vermieden werden - was den Bereich kompatibler Rippenformen und - größen, der verwendet werden kann, eingrenzt. Daher erzielen die bekannten Verfahren unter Umständen nicht die gewünschte Steifigkeit und können zu anderen Nachteilen führen, wie etwa einer Erhöhung der Kosten und des Gewichts (z. B. einem unerwünschten Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht).
Aufgrund der relativen Positionen eines Airbagmoduls und der Entfaltungsklappe und der Ausrichtung der formschönen Fläche des Armaturenbretts ist die aus der Entfaltung des Airbags resultierende Aufprallkraft gegen die Klappe in Bezug auf eine Richtung senkrecht zur Klappe geneigt. Die Erfindung erkennt außerdem an, dass die bekannten Ausrichtungen zu einer Verkürzung des Momentenarms der entstandenen Kraft führen (mit einer Konzentration der Kraft nahe den Klappenscharnieren) und dass es wünschenswert wäre, den Momentenarm zu erhöhen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In einem Aspekt der Erfindung umfasst eine Airbagschachtbaugruppe für ein Armaturenbrett von Kraftfahrzeugen einen äußeren Flansch, der dazu konfiguriert ist, um um eine Öffnung in dem Armaturenbrett herum am Armaturenbrett befestigt zu werden. Ein rohrförmiger Schacht erstreckt sich von dem Flansch aus nach innen bis zu einem unteren Ende, das dazu konfiguriert ist, einen sich ausdehnenden Airbag aus einem Airbagmodul aufzunehmen, und definiert einen Entfaltungsweg entlang einer Längsachse. Ein Klappenflügel ist in einem oberen Ende des Schachts vom Flansch aus drehbar angeordnet, um durch die Öffnung auszutreten. Der Flügel weist eine Innenseite auf, auf die der sich ausdehnende Airbag aufprallt und die eine Vielzahl erhöhter Verstärkungsrippen trägt. Der Flügel weist mindestens einen hohlen Kanal mit geschlossenem Querschnitt auf, der aus der Innenseite bis zu einer Kanalhöhe hervorragt, die sich über die Verstärkungsrippen hinaus erstreckt.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Armaturenbrettsystems für Kraftfahrzeuge, die einen Beifahrerairbagentfaltungsbereich zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 in 1, die einen Typ eines herkömmlichen Beifahrerairbagsystems zeigt.
3 ist eine perspektivische Querschnittsansicht der Airbagschachtbaugruppe aus 2.
4 ist ein Diagramm, das eine Airbagausdehnung und eine daraus resultierende Schwenkbewegung einer Klappe nach dem Aufreißen einer Klappennaht zeigt.
5 ist ein Diagramm, das ein verbessertes Klappenprofil zeigt, das in der vorliegenden Erfindung genutzt wird, um die Effizienz des Aufreißens einer Klappennaht zu erhöhen.
6 zeigt ein Kräftediagramm und einen Momentenarm gemäß einer herkömmlichen Kl appenkonfigurati on.
7 zeigt ein Kräftediagramm und einen Momentenarm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
8 ist eine perspektivische Unteransicht einer bevorzugten Ausführungsform für eine Airbagschachtbaugruppe, die einen hohlen Kanal mit geschlossenem Querschnitt zum Versteifen einer Klappe aufweist.
9 ist eine andere perspektivische Unteransicht der Schachtbaugruppe aus 8.
10 ist eine schematische Seitenansicht eines aufprallenden Airbags an der Entfaltungsklappe der Schachtbaugruppe aus 8.
11 ist eine seitliche Querschnittsansicht der Schachtbaugruppe aus 8.
12 ist eine Draufsicht der Schachtbaugruppe aus 8.
13 ist eine andere seitliche Querschnittsansicht der Schachtbaugruppe aus 8.
14 ist eine perspektivische Unteransicht, die eine andere Ausführungsform für eine Airbagschachtbaugruppe zeigt, die eingebettete hohle Kanäle mit geschlossenen Querschnitten zum Versteifen einer Klappe aufweist.
15 ist eine Unteransicht, die eine andere alternative Ausführungsform für hohle Kanäle mit geschlossenen Querschnitten zum Versteifen einer Klappe zeigt.
16 ist eine Unteransicht, die eine andere alternative Ausführungsform für hohle Kanäle mit geschlossenen Querschnitten zum Versteifen einer Klappe zeigt.
17 ist ein Querschnitt der hohlen Kanäle entlang der Linie 17-17 in 16.
18 ist eine Unteransicht, die eine andere alternative Ausführungsform für hohle Kanäle mit geschlossenen Querschnitten zum Versteifen einer Klappe zeigt.
19 ist ein Querschnitt der hohlen Kanäle entlang der Linie 19-19 in 18.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun unter Bezugnahme auf die 1-3 beinhaltet ein Armaturenbrett 10 ein Beifahrerairbagsystem mit einer versteckten Naht 11, die einen Entfaltungsklappenbereich 12 definiert. Ein Armaturenbrettsubstrat 15 stellt die gewünschte Form und Festigkeit für das Armaturenbrett bereit. Es ist durch eine Abdeckschicht 16 bedeckt, die eine herkömmliche elastomere Haut und eine Schaumstoffschicht zwischen der Haut und dem Substrat 15 beinhalten kann. Ein Schacht 17 beinhaltet einen rohrförmigen Durchlass 18 und einen Entfaltungsklappenflügel 20 an dessen oberem Ende. Die Entfaltungsklappe 20 ist durch ein Scharnier 21 entlang einer Seite an den Durchlass 18 gekoppelt. Eine Lücke 22 kann beispielsweise eine Außenkante auf drei Seiten der Klappe 20 definieren. Anstelle einer Lücke kann eine vorgeschwächte Naht die Klappenöffnung definieren, die sich erst öffnet, nachdem sie durch die Entfaltung aufgetrennt wurde. Der Schacht 17 beinhaltet einen Flansch (Kragen) 23, der die Klappe 20 umgibt. Wie in 3 besser gezeigt, können der Flansch 23 und die Klappe 20 eine Vielzahl von Schweißrippen 24 zum Schweißen des Schachts 17 an das Armaturenbrettsubstrat 15 aufweisen.
Wie in 2 gezeigt, können das Armaturenbrettsubstrat 15 und die Abdeckschicht 16 eine versteckte Naht 25 beinhalten, die während des Öffnens der Entfaltungsklappe 20 aufreißt. Die Naht 25 definiert eine Klappenöffnung, die vor der Befestigung des Schachts 17 durch Vibrationsschweißen durch mechanisches oder Laser-Einritzen ausgebildet werden kann. In einigen Ausführungsformen kann die Klappenöffnung eine vollständige Öffnung in dem Substrat 15 sein. Ein Airbagmodul 27 ist an einer Vielzahl von Löchern 26 im Schachtdurchlass 18 montiert. Das Airbagmodul 27 besteht aus einem festen Kasten, der eine Treibmittelquelle 30 enthält, und einem gefalteten Beutel (nicht gezeigt), der entlang eines durch den Durchlass 18 definierten Entfaltungswegs zur Klappe 20 geführt wird, wenn er durch Gase aus der Treibmittelquelle 30 aufgeblasen wird. Das Airbagmodul 27 beinhaltet eine Vielzahl von Haken 31, die in eine entsprechende Vielzahl von Fenstern 26 aufgenommen ist. Ein Befestigungselement 32 koppelt das Airbagmodul 27 über eine Halterung an eine Fahrzeug-Querstrebe.
Um eine gewünschte Festigkeit und ein gewünschtes Erscheinungsbild zu erhalten, können ein Armaturenbrettsubstrat und eine Schachtbaugruppe vorzugsweise aus gussformbaren thermoplastischen Materialien ausgebildet werden. Bevorzugte Materialien für die Schachtbaugruppe beinhalten thermoplastisches Polyolefin (TPO), thermoplastische Elastomere (TPE) und thermoplastisches Elastomerolefin (TEO). Das am meisten bevorzugte Material ist TPO mit Zusatz von Füllstoffen, welche die Schmelztemperatur, das Elastizitätsmodul (d. h. die Steifigkeit) und andere Eigenschaften des Materials modifizieren.
4 bildet ab, wie ein sich ausdehnender Airbag 33 auf einen Airbagklappenflügel 34 zwischen einem Scharnier 35 und einer Reißnaht 36 in einer Klappenöffnung, die in einem äußeren Flansch/Armaturenbrettsubstrat 37 der Schachtbaugruppe definiert ist, aufprallt. Der Klappenflügel 34 ist im Wesentlichen flach, obgleich er Versteifungsrippen (nicht gezeigt), wie im Stand der Technik bekannt, beinhalten kann. In jedem Fall ist die Innenfläche der Klappe 34, auf die der Airbag 33 aufprallt, in Bezug auf die Entfaltungsrichtung des Beutels 33 geneigt (d. h. die Längsachse des rohrförmigen Schachts steht nicht senkrecht zur Klappeninnenfläche). Nachdem die Aufprallkraft des Beutels 33 die Reißnaht 36 erfolgreich aufgetrennt hat, schwenkt der Klappenflügel 34 um das Scharnier 35 in eine offene Position 38, sodass der Airbag 33 austritt, um ein Beifahrerrückhaltemittel bereitzustellen.
Die Erfindung modifiziert eine Airbagklappe, wie in 5 gezeigt, wobei eine Klappe 40 zwischen einem Scharnier 41 und einer Reißnaht 42 eine innere „Drückfläche“ 43 beinhaltet, die proportional zur Entfernung zum Schwenkschwarnier 41 eine zunehmende Höhe aus der Außenfläche der Klappe 40 aufweist. Infolge der Abschrägung der Fläche 43 ist diese in Bezug auf eine Längsachse 44 des Airbagentfaltungswegs in dem rohrförmigen Schacht weniger geneigt. Indem die Drückfläche 43 in einer Ausrichtung angeordnet wird, die eher normal (d. h. senkrecht) zur Achse 44 steht, wird eine bessere Kraftübertragung auf die Reißnaht 42 erhalten. Dies zeigt sich bei einem Vergleich der 6 und 7. Wenn sich die Klappeninnenfläche vom Airbagentfaltungsweg wegneigt wie in 4, ist die Aufprallkraft des sich ausdehnenden Airbags auf die Klappe auf das Scharnier konzentriert, wie in 6 gezeigt. Daher liegt, wenn eine Klappe D um ein Scharnier H schwenkt, eine Reihe von Effektivkraftvektoren in einem Bereich zwischen einer Maximalkraft 45 am dichtesten am Scharnier H und einer Minimalkraft 46 am weitesten vom Scharnier H entfernt. Ein effektiver Momentenarm 47 der Summe der Kräfte wirkt nahe dem Scharnier H und in einer Entfernung 48 zur Reißnaht auf die Klappe D. Wenn die Klappeninnenfläche eher beinahe senkrecht zum Airbagentfaltungsweg steht wie in 5, ist die Aufprallkraft des sich ausdehnenden Airbags auf die Klappe eher beinahe konstant zwischen dem Scharnier H und der Reißnaht, wie in 7 gezeigt. Ein effektiver Momentenarm 49 der Summe der Kräfte wirkt weiter vom Scharnier H weg und in einer Entfernung 50 zur Reißnaht auf die Klappe D. Dadurch, dass der Momentenarm 49 vom Scharnier H weg und zur Reißnaht hin verschoben ist, wird die Kräfteübertragung auf die Reißnaht erhöht. Daher kann die Naht schneller und einheitlicher aufgetrennt werden und die Verformung der Schachtbaugruppe und die Zersplitterung von Material von der Schachtbaugruppe, dem Armaturenbrett, der Haut und dem Schaumstoff fällt geringer aus. Obgleich Versteifungsrippen, die bereits an einer Innenseite eines Klappenflügels verwendet werden, dazu konfiguriert werden könnten, eine Abschrägungshöhe bereitzustellen, wäre die Auswirkung auf die Kräfteübertragung minimal und ein Schadenspotenzial für einen Airbag könnte nicht wie erwünscht sein. Daher wird nachstehend eine Struktur offenbart, die breiter ist als eine Versteifungsrippe. Wie in den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen gezeigt, muss eine geneigte Drückfläche nicht die gesamte Innenfläche des Klappenflügels einbeziehen. Es wird lediglich ein Bereich benötigt, der ausreicht, um einen beträchtlichen Anteil der Kräfte zu übertragen.
Unter Bezugnahme auf die 8 und 9 weist eine Airbagschachtbaugruppe 51 einen äußeren Flansch 52, der dazu konfiguriert ist, an einem Armaturenbrett befestigt zu werden, und einen rohrförmigen Schacht 53, der sich von dem Flansch 52 aus nach innen erstreckt, auf. Ein Klappenflügel 54 ist in einem oberen Ende des Schachts 53 angeordnet und ist drehbar um ein Scharnier 58, um durch eine Öffnung im Armaturenbrett (nicht gezeigt) auszutreten. Eine Vielzahl von Versteifungsrippen 55 erstreckt sich vorzugsweise in einer Gitterstruktur angeordnet in einer erhöhten Weise aus einer Innenseite des Klappenflügels 54. Um eine noch größere Steifigkeit bereitzustellen, ist mindestens ein hohler Kanal 56 mit geschlossenem Querschnitt bereitgestellt, der aus der Innenseite des Klappenflügels 54 bis zu einer Kanalhöhe hervorragt, die größer als die Höhe der Rippen 55 ist. Im hier definierten Sinne bezieht sich „mit geschlossenem Querschnitt“ auf jeden hohlen Kanal, der im Allgemeinen einen geschlossenen Umfang um einen inneren Kanal entlang der Hauptstruktur des Kanals von dessen Anfang bis zum Ende in Querschnittsrichtung betrachtet definiert und keinen Kanaleinlass und Kanalauslass an gegenüberliegenden Enden des Kanals beinhaltet, die mit der Herstellung des Kanals unter Verwendung eines gasunterstützten Spritzgussvorgangs in Zusammenhang stehen, wie nachstehend beschrieben. In der Ausführungsform aus den 8 und 9 ist ein Paar U-förmiger Kanäle 56 und 57 Seite an Seite angeordnet, wobei jeder Kanal 56 und 57 eine variable Kanalhöhe aufweist, die einem geneigten Höhenprofil entspricht, das eine Drückfläche des U-förmigen Kanals erzeugt, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse des rohrförmigen Schachts 53 steht.
Um hohle Kanäle 56 und 57 mit geschlossenen Querschnitten durch gasunterstütztes Spritzgießen auszubilden, werden ein Paar von Gaseinlässen 61 und 62 und ein Paar von Gasauslässen 63 und 64 für die Kanäle 56 bzw. 57 bereitgestellt.
10 veranschaulicht eine sich vorwärtsbewegende Airbagvorderseite 65 während der Entfaltung, die auf ein geneigtes Höhenprofil 66 der hohlen Kanäle mit geschlossenen Querschnitten aufprallt, die als Drückfläche fungieren, die im Wesentlichen senkrecht zur Entfaltungslängsachse des Airbags steht und zu einer verbesserten Kräfteübertragung zum einheitlichen Aufreißen der Reißnaht führt.
In der Querschnittsansicht aus 11 weist ein hohler Innenraum des U-förmigen Kanals 56 eine Kanalhöhe auf, die sich aus einer Oberseite des Klappenflügels 54 erstreckt und zwischen einer kurzen Höhe 67 nahe einer Scharnierkante 58 des Klappenflügels und einer größeren Höhe 68 von der Scharnierkante 58 entfernt variiert. Vorzugsweise folgt die variable Kanalhöhe einem Höhenprofil, das dazu führt, dass eine hervorragende Seite des hohlen Kanals 56 senkrecht zur Längsachse des rohrförmigen Schachts 53 steht. Darüber hinaus sind Versteifungsrippen 55 vorzugsweise an der Innenseite des Klappenflügels sowohl innerhalb als auch außerhalb des U-förmigen Profils des Kanals 56 ausgebildet. Insbesondere beinhaltet der U-förmige hohle Kanal 56 Seitenschenkel 70 und 71 mit einer in einer Richtung von der Scharnierkante 58 weg stufenweise zunehmenden Höhe. Eine entfernte Seite 72 des Kanals 56 vervollständigt den geneigten Abschnitt. Im Durchschnitt kann der Kanal 56 ein Verhältnis von Breite zu Höhe von etwa 2:1 bereitstellen. In typischen Ausgestaltungen kann der Kanal eine Breite von etwa 20 mm und eine Höhe (z. B. Mittelwert der Höhen) von etwa 10 mm aufweisen.
In 12 zeigt eine Oberseite der Schachtbaugruppe 51 eine Lücke 73 zwischen dem Flansch 52 und drei Seiten des Klappenflügels 54, ausgenommen die Scharnierkante 58. Wenngleich sie von oben eigentlich nicht zu sehen sind, ist die Lage der Rippen 55 und der hohlen Kanäle 56 und 57 mit geschlossenen Querschnitten, die aus der versteckten Seite des Flügels 54 herausragen, angezeigt, um das Ausmaß der größeren Steifigkeit über den Flügel 54 hinweg zu zeigen, die zu einer verbesserten Entfaltungsleistung führt.
Eine andere Ausführungsform einer spritzgegossenen Schachtbaugruppe 75 in 13 beinhaltet U-förmige hohle Kanäle 76 und 77 mit geschlossenen Querschnitten, die aus einer Vorderseite 78 eines Klappenflügels herausragen, der innerhalb eines Flansches 79 am Ende eines rohrförmigen Schachts 80 angeordnet ist. Der Schacht 80 weist eine Längsachse auf, die einen Airbagentfaltungsweg definiert, der in Bezug auf eine durch die Vorderseite 78 des Flügels definierte Ebene geneigt ist. Vorzugsweise weisen die hohlen Kanäle 76 und 77 mit geschlossenen Querschnitten ein Höhenprofil auf, das eine Drückfläche für einen sich ausdehnenden Airbag darbietet, die senkrecht zur Längsachse steht.
Wie in der vorherigen Ausführungsform sind die hohlen Kanäle 76 und 77 mit geschlossenen Querschnitten das Ergebnis eines gasunterstützen Spritzgussvorgangs. Kanal 76 weist einen offenen Einlass 81 auf, der durch den hohlen Innenraum des Kanals 76 mit einem offenen Auslass 83 gekoppelt ist. Kanal 77 weist einen offenen Einlass 82 auf, der durch den hohlen Innenraum des Kanals 76 mit einem offenen Auslass 84 gekoppelt ist. Pfeile zeigen die Richtung des Inertgasstroms während des gasunterstützten Spritzgussprozesses an. Dieser Prozess, der im Stand der Technik bekannt ist, beinhaltet einen ersten Schritt eines Einspritzens eines Kunststoffmaterials in eine Gussform zum Ausfüllen aller vorgesehenen massiven Regionen eines gussgeformten Teils und zum teilweisen Füllen von Regionen, die zum Bereitstellen eines Hohlraums vorgesehen sind (d. h. geschlossener Querschnitt wie bei den hohlen Kanälen der Erfindung). Während der eingespritzte Kunststoff geschmolzen bleibt, wird ein Inertgas (z. B. Stickstoff) in und durch die Region(en) gespritzt, die zum Ausbilden eines Hohlraums vorgesehen sind. Während das Gas von den Einlässen 81/82 zu den Auslässen 83/84 wandert, höhlt es die hohlen Kanäle 76 und 77 aus, indem es das geschmolzene Material gegen die entsprechenden Gussformflächen schiebt. Nach dem Abkühlen und Formtrennen (d. h. Entfernen aus der Gussform), wird ein einheitlicher Kunststoffkörper (der Flansch, Schacht und Klappenflügel beinhaltet) erhalten, wobei die Einlässe und die Auslässe offenbleiben können, da die Kanäle aufgrund ihrer Struktur selbst die verbesserte Steifigkeit bereitstellen. In den Bereichen, die nicht durch die Kanäle 76 und 77 eingenommen sind, können zudem herkömmliche Versteifungsrippen enthalten sein, die kürzer sind als die Kanäle 76 und 77.
Viele andere Anordnungsentwürfe für die hohlen Kanäle mit geschlossenen Querschnitten zum Versteifen eines Entfaltungsklappenflügels können die gewünschte Versteifung erzielen. Beispielsweise beinhaltet in 14 eine Airbagschachtbaugruppe 85 eine Reihe eingebetteter U-förmiger hohler Kanäle 86, 87 und 88, die durch gasunterstütztes Spritzgießen ausgebildet werden. In 15 ist eine Schachtbaugruppe 90 mit einem W-förmigen hohlen Kanal 91 gezeigt, der durch gasunterstütztes Spritzgießen unter Verwendung eines Gaseinlasses 92 und eines Paars von Gasauslässen 93 und 94 ausgebildet wird.
Wie in 16 gezeigt, wird eine Reihe Seite an Seite angeordneter hohler Kanäle 96, 97 und 98 mit geschlossenen Querschnitten parallel zu einer Scharnierkante in einer Schachtbaugruppe 95 verwendet. Die Kanäle 96-98 können einem wellenförmigen Weg folgen, um Steifigkeit entlang mehrerer Richtungen am Klappenflügel bereitzustellen. Um zudem eine variable Kanalhöhe bereitzustellen, die dem Höhenprofil entspricht, das senkrecht zur Längsachse des rohrförmigen Schachts steht, ragen die Kanäle 96-98 vorzugsweise in unterschiedlichen Dimensionen aus dem Klappenflügel 100 heraus, wie im Querschnitt aus 17 gezeigt.
Eine ähnliche Anordnung in 18 weist eine Reihe von Seite an Seite angeordneten hohlen Kanälen 102, 103, 104 und 105 mit geschlossenen Querschnitten, die senkrecht zu einer Scharnierkante verlaufen, in einer Schachtbaugruppe 101 auf. Die Kanäle 102-105 können einem wellenförmigen Weg folgen, um Steifigkeit entlang mehrerer Richtungen am Klappenflügel bereitzustellen. Um zudem eine variable Kanalhöhe bereitzustellen, die dem Höhenprofil entspricht, das senkrecht zur Längsachse des rohrförmigen Schachts steht, weist jeder Kanal eine entsprechende Abschrägung auf. Beispielsweise ist Kanal 102 im Querschnitt in 19 gezeigt. Der hohle Kanal 102 weist einen Hohlraum 108 zwischen einer Vorderwand 106 des Klappenflügels und einer herausragenden Kanalwand 107 auf, die abgeschrägt ist, um eine Kanalhöhe bereitzustellen, die mit zunehmender Entfernung zu einer Scharnierkante zunimmt.

Claims

Airbagschachtbaugruppe für ein Armaturenbrett von Kraftfahrzeugen, umfassend: einen äußeren Flansch, der dazu konfiguriert ist, um um eine Öffnung in dem Armaturenbrett herum am Armaturenbrett befestigt zu werden; einen rohrförmigen Schacht, der sich von dem Flansch aus nach innen bis zu einem unteren Ende erstreckt, das dazu konfiguriert ist, einen sich ausdehnenden Airbag aus einem Airbagmodul aufzunehmen, und einen Entfaltungsweg entlang einer Längsachse definiert; und einen Klappenflügel, der in einem oberen Ende des Schachts vom Flansch aus drehbar angeordnet ist, um durch die Öffnung auszutreten, wobei der Flügel 1) eine Innenseite, auf die der sich ausdehnende Airbag aufprallt und die eine Vielzahl erhöhter Verstärkungsrippen trägt, und 2) mindestens einen hohlen Kanal mit geschlossenem Querschnitt, der aus der Innenseite bis zu einer Kanalhöhe hervorragt, die sich über die Verstärkungsrippen hinaus erstreckt, aufweist.
Schachtbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Längsachse in Bezug auf den Flügel geneigt ist und wobei die Kanalhöhe derart variierbar ist, dass sie einem Höhenprofil folgt, das im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse ist.
Schachtbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Kanal mit geschlossenem Querschnitt einen offenen Einlass und einen offenen Auslass aufweist, die für ein Ausbilden des Kanals mit geschlossenem Querschnitt durch gasunterstütztes Spritzgießen ausgelegt sind.
Schachtbaugruppe nach Anspruch 3, wobei der Flügel eine Scharnierkante aufweist, wobei der Kanal mit geschlossenem Querschnitt U-förmig mit dem Einlass und dem Auslass benachbart zur Scharnierkante ist und wobei Seitenschenkel des U-förmigen Kanals mit geschlossenem Querschnitt eine Kanalhöhe aufweisen, die mit einer zunehmenden Entfernung zur Scharnierkante gemäß dem Höhenprofil zunimmt.
Schachtbaugruppe nach Anspruch 3, wobei der Flügel eine Scharnierkante aufweist, wobei die Baugruppe eine Vielzahl von Kanälen mit geschlossenen Querschnitten aufweist, die sich jeweils im Wesentlichen parallel zur Scharnierkante erstreckt, und wobei die Kanäle mit geschlossenen Querschnitten jeweils Kanalhöhen aufweisen, die mit einer zunehmenden Entfernung zur Scharnierkante gemäß dem Höhenprofil zunehmen.
Schachtbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Baugruppe eine Vielzahl von Kanälen mit geschlossenen Querschnitten aufweist, wobei die Längsachse in Bezug auf den Flügel geneigt ist und wobei jeder Kanal mit geschlossenem Querschnitt jeweils eine Kanalhöhe aufweist, die einem Höhenprofil folgt, das im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse ist.
Schachtbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Kanal mit geschlossenem Querschnitt eine Breite aufweist, die mehr als 150 % einer maximalen Kanalhöhe entspricht.
Beifahrerairbagsystem, umfassend: ein Armaturenbrettsubstrat, das eine Öffnung definiert; eine Schachtbaugruppe, die an der Öffnung angebracht ist; und ein Airbagmodul, das an der Schachtbaugruppe montiert ist und einen aufblasbaren Beutel zum Entfalten durch die Schachtbaugruppe und die Öffnung umfasst; wobei die Schachtbaugruppe Folgendes umfasst: einen äußeren Flansch, der dazu konfiguriert ist, um um eine Öffnung in dem Armaturenbrett herum am Armaturenbrett befestigt zu werden; einen rohrförmigen Schacht, der sich von dem Flansch aus nach innen bis zu einem unteren Ende erstreckt, das dazu konfiguriert ist, einen sich ausdehnenden Airbag aus einem Airbagmodul aufzunehmen, und einen Entfaltungsweg entlang einer Längsachse definiert; und einen Klappenflügel, der in einem oberen Ende des Schachts vom Flansch aus drehbar angeordnet ist, um durch die Öffnung auszutreten, wobei der Flügel 1) eine Innenseite, auf die der sich ausdehnende Airbag aufprallt und die eine Vielzahl erhöhter Verstärkungsrippen trägt, und 2) mindestens einen hohlen Kanal mit geschlossenem Querschnitt, der aus der Innenseite bis zu einer Kanalhöhe hervorragt, die sich über die Verstärkungsrippen hinaus erstreckt, aufweist.
Beifahrerairbagsystem nach Anspruch 8, wobei die Längsachse in Bezug auf den Flügel geneigt ist und wobei die Kanalhöhe derart variierbar ist, dass sie einem Höhenprofil folgt, das im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse ist.
Beifahrerairbagsystem nach Anspruch 8, wobei der Kanal mit geschlossenem Querschnitt einen offenen Einlass und einen offenen Auslass aufweist, die für ein Ausbilden des Kanals mit geschlossenem Querschnitt durch gasunterstütztes Spritzgießen ausgelegt sind.
Beifahrerairbagsystem nach Anspruch 10, wobei der Flügel eine Scharnierkante aufweist, wobei der Kanal mit geschlossenem Querschnitt U-förmig mit dem Einlass und dem Auslass benachbart zur Scharnierkante ist und wobei Seitenschenkel des U-förmigen Kanals mit geschlossenem Querschnitt eine Kanalhöhe aufweisen, die mit einer zunehmenden Entfernung zur Scharnierkante gemäß dem Höhenprofil zunimmt.
Beifahrerairbagsystem nach Anspruch 10, wobei der Flügel eine Scharnierkante aufweist, wobei die Baugruppe eine Vielzahl von Kanälen mit geschlossenen Querschnitten aufweist, die sich jeweils im Wesentlichen parallel zur Scharnierkante erstrecken, und wobei die Kanäle mit geschlossenen Querschnitten jeweils Kanalhöhen aufweisen, die mit einer zunehmenden Entfernung zur Scharnierkante gemäß dem Höhenprofil zunehmen.
Beifahrerairbagsystem nach Anspruch 8, wobei die Baugruppe eine Vielzahl von Kanälen mit geschlossenen Querschnitten aufweist, wobei die Längsachse in Bezug auf den Flügel geneigt ist und wobei jeder Kanal mit geschlossenem Querschnitt jeweils eine Kanalhöhe aufweist, die einem Höhenprofil folgt, das im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse ist.
Beifahrerairbagsystem nach Anspruch 8, wobei der Kanal mit geschlossenem Querschnitt eine Breite aufweist, die mehr als 150 % einer maximalen Kanalhöhe entspricht.
Herstellungsverfahren für eine Airbagschachtbaugruppe, umfassend: Einspritzen von geschmolzenem Thermoplast in einen Gussformhohlraum, der einen einheitlichen Körper definiert, der einen äußeren Flansch, einen rohrförmigen Schacht und einen Klappenflügel, der eine Vielzahl erhöhter Rippen an einer Innenseite trägt, aufweist; und Einspritzen eines Inertgases zwischen einem Einlass und einem Auslass des Hohlraums zum Ausbilden eines Kanals mit geschlossenem Querschnitt, der aus der Innenfläche bis zu einer Kanalhöhe herausragt, die sich über die Rippen hinaus erstreckt.