DE102022213000A1

DE102022213000A1 - Verfahren zur Herstellung einer Instrumententafel für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102022213000A1
Application number: DE102022213000.6A
Authority: DE
Inventors: Bert Blume; Marcus Meding
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2022-12-02
Filing date: 2022-12-02
Publication date: 2024-06-13
Also published as: WO2024115655A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Instrumententafel für ein Fahrzeug, die einen, in einem Spritzgießprozess gefertigten Kunststoffträger (1) aufweist, in dem materialeinheitlich und einstückig ein Airbagdeckel (3) integriert ist, der von einer umlaufenden Sollreißstelle begrenzt ist, die auf der von der Kunststoffträger-Sichtseite abgewandten Kunststoffträger-Unterseite ausgebildet ist. Erfindungsgemäß wird die Sollreißstelle als eine Sicke (7) im Spritzgießprozess erzeugt, und zwar unter Anwendung eines Gasaußendruckverfahrens, wodurch Abzeichnungen auf der Kunststoffträger-Sichtseite, die sich aufgrund einer abkühlbedingten Kontraktion des Kunststoffträger-Materials im Bereich der Sicke (7) ergeben, vermieden werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Instrumententafel für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Instrumententafel nach Anspruch 10.
Die Instrumententafel eines Fahrzeugs weist auf ihrer Beifahrerseite üblicherweise eine Airbaganordnung auf. Deren Airbagdeckel kann konturangepasst sowie materialeinheitlich in die Instrumententafel integriert sein.
In einem gattungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer solchen Instrumententafel wird ein flächiger Kunststoffträger bereitgestellt, der in einem Spritzgießprozess gefertigt wird. In dem flächigen Kunststoffträger ist materialeinheitlich und einstückig der Airbagdeckel integriert. Dieser ist von einer umlaufenden Sollreißstelle begrenzt, die auf der von der Kunststoffträger-Sichtseite abgewandten Kunststoffträger-Unterseite ausgebildet ist. Bei aktiviertem Airbag kann der Airbagdeckel entlang der Sollreißstelle durch den sich entfaltenden Airbag definiert nach oben geklappt werden. Bei der Herstellung des Kunststoffträgers wird im Spritzgießprozess eine Kunststoffschmelze unter Druck und Wärme in eine Werkzeugkavität eines Spritzgießwerkzeugs eingespritzt, wodurch die Instrumententafel geformt wird.
Im Stand der Technik wird die Sollreißstelle nicht während des Spritzgießprozesses im Kunststoffträger erzeugt. Eine solche Ausbildung der Sollreißstelle im Spritzgießprozess würde nämlich zu Abzeichnungen auf der Kunststoffträger-Sichtseite führen, die das Erscheinungsbild der Instrumententafel beeinträchtigen. Solche Abzeichnungen ergeben sich aufgrund einer abkühlbedingten Kontraktion des Kunststoffträgermaterials im Bereich der Sollreißstelle.
Anstelle dessen wird im Stand der Technik die Sollreißstelle erst nach Fertigstellung des Kunststoffträgers in einem fertigungstechnisch aufwendigen Nachbearbeitungsschritt erzeugt, in dem die Sollreißstelle mittels Laser oder mittels einer Schneidanordnung in die Kunststoffträger-Unterseite eingearbeitet. Eine Bearbeitung mit Lasern oder Messern erfordert aufwendige Anlagen sowie Werkzeuge beziehungsweise Roboter und Mitarbeiter, wodurch sich der Nachbearbeitungsprozessschritt sehr kostenintensiv gestaltet.
Aus der US 7 938 437 B2 ist ein Verfahren zur Erzeugung einer Schwächungszone, insbesondere einer Sollbruchlinie für eine Airbag-Austrittsöffnung bekannt. In dem Verfahren wird sichtseitig ein mit einem Dekormaterial ausgestattetes Trägerteil mit einer Schwächung versehen und durch die Schwächung des Trägerteils hindurch eine Schwächung des Dekormaterials vorgenommen. Aus der US 2003/0124295 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Airbag-Abdeckung mit einer Trägerschicht, einer auf der Trägerschicht angeordneten Schaumstoffschicht und mindestens einer Sollbruchstelle bekannt. Aus der US 10 596 738 B2 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Grundkörper für eine Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs bekannt. Der Grundkörper wird unter Verwendung eines Gasaußendruckverfahrens als integrales Spritzgussteil hergestellt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Instrumententafel für ein Fahrzeug bereitzustellen, in dem die Instrumententafel im Vergleich zum Stand der Technik mit reduziertem Fertigungsaufwand herstellbar ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 oder 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Die Erfindung geht von einem Verfahren zur Herstellung einer Instrumententafel für ein Fahrzeug aus, die einen, in einem Spritzgießprozess gefertigten flächigen Kunststoffträger aufweist. Im Kunststoffträger ist materialeinheitlich und einstückig ein Airbagdeckel integriert. Dieser wird von einer umlaufenden Sollreißstelle begrenzt, die auf der von der Kunststoffträger-Sichtseite abgewandten Kunststoffträger-Unterseite ausgebildet ist. Bei aktivierter Airbaganordnung wird der Airbagdeckel an der Sollreißstelle durch den sich entfaltenden Airbag aus der Instrumententafel gerissen und nach oben geklappt. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 wird die Sollreißstelle nicht mehr in einem fertigungstechnischen aufwendigen Nachbearbeitungsschritt erzeugt, sondern vielmehr als eine Sicke während des Spritzgießprozesses. Die Sicke wird dabei unter Anwendung eines Gasaußendruckverfahrens erzeugt. Auf diese Weise können Abzeichnungen auf der Kunststoffträger-Sichtseite vermieden werden, die ansonsten aufgrund einer abkühlbedingten Kontraktion der Kunststoffschmelze entstehen würden, im Bereich der Sicke vermieden werden.
Die als Sollreißstelle wirkende Sicke kann bevorzugt einen geschlossenen Sickenboden aufweisen, der über eine Restbodendicke von der Kunststoffträger-Sichtseite beabstandet ist. Da somit die Kunststoffträger-Sichtseite komplett geschlossen ist, ergeben sich Freiheitsgrade bei der Auswahl des Verfahrens zum Auftragen einer Dekorlage auf den Kunststoffträger. In diesem Zusammenhang ist es fertigungstechnisch günstig, wenn die Dekorlage nach Abschluss des Gasaußendruckverfahrens in einem Kaschierprozess auf die Kunststoffträger-Sichtseite aufgeklebt wird.
In einer einfachen technischen Umsetzung wird im Spritzgießprozess eine Kunststoffschmelze unter Druck und Wärme in eine Werkzeugkavität eines Spritzgießwerkzeugs eingespritzt. Dies erfolgt unter Formgebung des flächigen Kunststoffträgers der Instrumententafel. Nach dem Spritzgießprozess folgt das Gasaußendruckverfahren. Im Gasaußendruckverfahren wird ein Druckgas in die Werkzeugkavität injiziert, sodass sich ein Gaspolster zwischen einer Kavitätswandung und der erstarrenden Kunststoffschmelze bildet. Das Gaspolster drückt die erstarrende Kunststoffschmelze auf der Kunststoffträger-Sichtseite in Kontakt mit einer Kavitätswandung, um Abzeichnungen auf der Kunststoffträger-Sichtseite zu vermeiden. Im Hinblick auf einen zielgerichteten Druckaufbau ist es bevorzugt, wenn das Gaspolster unmittelbar im Bereich der Sicke sowie auf der Kunststoffträger-Unterseite ausgebildet wird.
Ein prozesssicherer Druckaufbau im Gasaußendruckverfahren ist von großer Bedeutung, um Abzeichnungen zu vermeiden. In diesem Hintergrund kann an der Kunststoffträger-Unterseite ein Dichtsteg ausgebildet sein, der die umlaufende Sicke außenseitig umzieht. Der Dichtsteg begrenzt während der Durchführung des Gasaußendruckverfahrens eine Gaspolsterzone, in der sich das Gaspolster aufbaut. Auf diese Weise wird das Gaspolster nicht über die gesamte Kunststoffträger-Unterseite verteilt, sondern vielmehr definiert und zielgerichtet nur im Bereich der Sicke aufgebaut.
Um Designanforderungen zu erfüllen, kann die Kunststoffträger-Sichtseite der Instrumententafel von einer Dekorlage überdeckt sein. Die Dekorlage kann bevorzugt ohne Sollreißstelle, jedoch selbstreißend ausgebildet sein. Die hierfür erforderlichen Materialeigenschaften können bevorzugt mittels einer TPO-Folie realisiert werden. Zudem kann die Dekorlage mehrschichtig aufgebaut sein, etwa aus der TPO-Folie, die die Instrumententafel-Außenhaut bildet, und einer Schaumschicht, wodurch die haptische Wahrnehmung der Instrumententafel verbessert wird.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:

1 bis 5 jeweils unterschiedliche Ansichten, anhand derer ein Verfahren zur Herstellung der Instrumententafel veranschaulicht sind.

In den 1 und 2 ist in vergrößerten Teilansichten eine fertiggestellte Instrumententafel für ein Fahrzeug in einer Perspektivdarstellung von unten (1) und in einer Teilschnittansicht (2) gezeigt. Demnach weist die Instrumententafel einen starren, flächigen Kunststoffträger 1 auf, in dem materialeinheitlich und einstückig ein Airbagdeckel 3 integriert ist. Der Airbagdeckel 3 ist gemäß der 1 aus zwei voneinander beabstandeten Deckelteilen 5 gebildet. Jedes der Deckelteile 5 ist von einer umlaufenden Sicke 7 begrenzt. Die Sicken 7 sind auf der von der oberen Kunststoffträger-Sichtseite abgewandten Kunststoffträger-Unterseite ausgebildet. Die Sicken 7 bildet jeweils eine Materialschwächung, entlang der die beiden Deckelteile 5 mit Hilfe eines sich im Crashfall entfaltenden Airbags aus der Instrumententafel nach oben in den Fahrzeuginnenraum gerissen werden.
Die Sichtseite beziehungsweise die Oberseite des Kunststoffträgers 1 ist in den 1 und 2 von einer Dekorlage 9 überdeckt. Diese ist gemäß der Detailansicht aus der 2 mehrschichtig aufgebaut, und zwar aus einer selbstreißenden TPO-Folie 11, die die Instrumententafel-Außenhaut bildet, und einer Schaumschicht 13, die zwischen der TPO-Folie 11 und dem Kunststoffträger 1 angeordnet ist. Wie aus der 1 oder 2 weiter hervorgeht, weist die Sicke 7 einen geschlossenen Sickenboden auf, der über eine Restbodendicke r ( 2) von der Kunststoffträger-Sichtseite beabstandet ist. Entsprechend ist die Kunststoffträger-Sichtseite als eine im Bereich des Airbagdeckels 3 als eine komplett geschlossene Fläche ausgebildet, auf die die Dekorlage 9 appliziert wird.
Wie aus der 1 oder 2 weiter hervorgeht, ist an der Kunststoffträger-Unterseite ein Dichtsteg 15 ausgebildet, der die beiden Deckelteile 5 umzieht. Der Dichtsteg 15 definiert in einem später beschriebenen Gasaußendruckverfahren eine Gaspolsterzone 17 (1).
Nachfolgend wird anhand der 3 bis 5 ein Verfahren zur Herstellung der in den 1 und 2 gezeigten Instrumententafel beschrieben: Demnach erfolgt zunächst ein Spritzgießprozess, in dem eine Kunststoffschmelze 19 (3) über eine Kunststoff-Einspritzdüse 20 in eine geschlossene Werkzeugkavität 21 eines Spritzgießwerkzeugs 23 unter Druck und Wärme eingespritzt wird. Das Spritzgießwerkzeug 23 besteht aus zwei Werkzeughälften 25, 27, die die Werkzeugkavität 21 begrenzen. In der Kavitätswandung 37 der unteren Werkzeughälfte 25, die die Kunststoffträger-Unterseite formt, sind gemäß der 3 die Negativform 29 der Sicke 7 sowie die Negativform 31 des Dichtstegs 15 ausgebildet.
Um Abzeichnungen auf der Kunststoffträger-Sichtseite aufgrund einer abkühlbedingten Kontraktion des Kunststoffträgermaterials im Bereich der Sicke 7 (insbesondere des Sickenbodens) zu verhindern, wird im Anschluss an den Kunststoff-Einspritzvorgang (3) das Gasaußendruckverfahren (4) durchgeführt. Hierzu weist die untere Werkzeughälfte 25 eine Gasdüse 33 auf, über die ein Druckgas, insbesondere Stickstoff, in die geschlossene Werkzeugkavität 21 injiziert wird. Auf diese Weise bildet sich ein Gaspolster 35 zwischen der Kavitätswandung 37 der unteren Werkzeughälfte 25 und der erstarrenden Kunststoffschmelze 19 . Das druckbeaufschlagte Gaspolster 35 drückt die erstarrende Kunststoffschmelze 19 auf der Kunststoffträger-Sichtseite in Kontakt mit einer Kavitätswandung 39 der oberen Werkzeughälfte 27. Wie aus der 4 hervorgeht, hebt dabei das Gaspolster 35 die erstarrende Kunststoffschmelze 19 von der Kavitätswandung 37 der unteren Werkzeughälfte 25 geringfügig unter Bildung eines Gaspolster-Spalts s ab.
Der an der Kunststoffträger-Unterseite ausgebildete umlaufende Dichtsteg 15 definiert eine Gaspolsterzone 17 (1), in der sich während des Außendruckverfahrens das Gaspolster 35 aufbaut. Mit Hilfe des Dichtstegs 15 ist das Gaspolster 35 zielgerichtet auf den Bereich der Sicke 7 beschränkt und erstreckt sich nicht über die gesamte Kunststoffträger-Unterseite.
Nach vollständiger Erstarrung der Kunststoffschmelze 19 endet das Gasaußendruckverfahren. Der Kunststoffträger 1 wird aus der Werkzeugkavität 21 entnommen und einem Kaschierprozess (5) zugeführt. Im Kaschierprozess wird die Dekorlage 9 auf die geschlossene Kunststoffträger-Sichtseite aufgeklebt. Beispielhaft kann der Kaschierprozess als ein IMG-Kaschierverfahren (In-Mould-Graining) realisiert sein.
Bezugszeichenliste

1: Kunststoffträger
3: Airbagdeckel
5: Deckelteile
7: Sicke
9: Dekorlage
11: TPO-Folie
13: Schaumschicht
15: Dichtsteg
17: Gaspolsterzone
19: Kunststoffschmelze
20: Kunststoff-Einspritzdüse
21: Werkzeugkavität
23: Spritzgießwerkzeug
25: untere Werkzeughälfte
27: obere Werkzeughälfte
29, 31: Negativformen
33: Gasdüse
35: Gaspolster
37, 39: Kavitätswandungen
s: Gaspolsterspalt

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 7938437 B2 [0006]
US 2003/0124295 A1 [0006]
US 10596738 B2 [0006]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Instrumententafel für ein Fahrzeug, die einen, in einem Spritzgießprozess gefertigten Kunststoffträger (1) aufweist, in dem materialeinheitlich und einstückig ein Airbagdeckel (3) integriert ist, der von einer umlaufenden Sollreißstelle begrenzt ist, die auf der von der Kunststoffträger-Sichtseite abgewandten Kunststoffträger-Unterseite ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollreißstelle als eine Sicke (7) im Spritzgießprozess erzeugt wird, und zwar unter Anwendung eines Gasaußendruckverfahrens, wodurch Abzeichnungen auf der Kunststoffträger-Sichtseite, die sich aufgrund einer abkühlbedingten Kontraktion des Kunststoffträger-Materials im Bereich der Sicke (7) ergeben, vermieden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (7) einen geschlossenen Sickenboden aufweist, der über eine Restbodendicke (r) von der Kunststoffträger-Sichtseite beabstandet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Spritzgießprozess eine Kunststoffschmelze (19) unter Druck und Wärme in eine Werkzeugkavität (21) eines Spritzgießwerkzeugs (23) eingespritzt wird unter Formgebung des Kunststoffträgers (1) der Instrumententafel, und/oder dass insbesondere nach dem Spritzgießprozess das Gasaußendruckverfahren folgt, in dem mit einem Druckgas ein Gaspolster (35) zwischen einer Kavitätswandung (37) und der erstarrenden Kunststoffschmelze (19) gebildet wird, und/oder dass insbesondere das Gaspolster (35) die erstarrende Kunststoffschmelze (19) auf der Kunststoffträger-Sichtseite in Kontakt mit einer Kavitätswandung (39) drückt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaspolster (35) im Bereich der Sicke (7) und/oder auf der Kunststoffträger-Unterseite ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kunststoffträger-Unterseite ein Dichtsteg (15) ausgebildet wird, der die umlaufende Sicke (7) außenseitig umzieht, und dass insbesondere der Dichtsteg (15) im Gasaußendruckverfahren eine Gaspolsterzone (17) begrenzt, in der sich das Gaspolster (35) aufbaut, sodass insbesondere das Gaspolster (35) nicht über die gesamte Kunststoffträger-Unterseite, sondern zielgerichtet nur im Bereich der Sicke (7) aufgebaut wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffträger-Sichtseite geschlossen, d.h. ohne Sollreißstelle, ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffträger-Sichtseite von einer Dekorlage (9) überdeckt ist, und dass insbesondere die Dekorlage (9) ohne Sollreißstelle jedoch selbstreißend ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekorlage (9) eine TPO-Folie (11) aufweist und/oder die Dekorlage (9) mehrschichtig aufgebaut ist, etwa aus der TPO-Folie (11), die die Instrumententafel-Außenhaut bildet, und einer Schaumschicht (13).
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach Abschluss des Gasaußendruckverfahrens ein Kaschierprozess erfolgt, in dem die Dekorlage (9) auf die Kunststoffträger-Sichtseite aufgebracht wird.
Instrumententafel, die in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.