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Die Erfindung betrifft ein Einbauteil
für Kraftfahrzeuge,
insbesondere für
eine Instrumententafel, Seitenverkleidung oder Holmverkleidung,
welche mit einer Sicherheitseinrichtung zur Vermeidung von Insassenverletzungen
bei einem Aufprall ausgerüstet ist.
Dieses Einbauteil besteht aus einem unsichtbar hinter der Innenverkleidung
angebrachten Gassack und seiner Gassackabdeckung. Die Gassackabdeckung
ist in einem als Schusskanal fungierenden Austrittsbereich zugeordnet.
Bei Entfaltung eines Gassackes öffnet
sich die Gassackabdeckung entlang mindestens einer Verschwächungsbereichs.
Die Gassackabdeckung wird von einem austretenden Gassack erfasst
und um die Verschwächungsbereich in
einer Drehbewegung weggeschleudert um den Austrittsweg für den Gassack
freizugeben. Die Gassackabdeckung kann dabei der schlagartigen Drehbewegung
als Gesamtheit ausgesetzt sein oder durch die Anordnung von zusätzlichen
Verschwächungslinien
bei der Entfaltung des Gassacks in mehrere Teile zerfallen. In jedem
der Fälle
muss sichergestellt sein, dass nach Entfaltung des Gassacks die
Gassackabdeckung oder die Teile der Gassackabdeckung mit dem Einbauteil,
das heißt
insbesondere mit der Innenraumverkleidung erbunden bleiben. Durch
diese Maßnahme
kann vermieden werden, dass Teile der Gassackabdeckung oder angrenzender
Teile der Innenraumverkleidung bei Auslösung eines Gassacks in den
Fahrzeuginnenraum geschleudert werden und in der Folge ein Sicherheitsrisiko
für die
Insassen bedeuten, weil es durch die in den Innenraum geschleuderten
Partikel oder Teile der Gassackabdeckung zu Verletzungen der Fahrzeuginsassen
kommen kann.
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Neben der Erfüllung dieser sicherheitsrelevanten
Aspekte muss bei der Auslegung einer Innenraumverkleidung mit einer
derartigen Sicherheitseinrichtung sichergestellt werden, dass eine
Auslösung des
Gassacks aus Versehen ausgeschlossen werden kann. Dieser Forderung
wird bei der Auslegung der Gassackabdeckung mittels einer Verstärkung des
Bereiches der Gassackabdeckung oder mittels mindestens eines zusätzlichen
Lagerpunktes der Gassackabdeckung auf dem Träger Rechnung getragen. Eine
weitere Anforderung an derartige Innenraumverkleidungen in Fahrzeugen
besteht darin, den optischen Eindruck des Fahrzeuginnenraums auf den
Insassen durch den Einbau mindestens einer Sicherheitsvorrichtung
nicht zu beeinträchtigen.
Insbesondere handelt es sich um eine Abdeckung mit mindestens einem
Verschwächungsbereich
für einen Gassack,
die auf der Sichtseite mit freiem Auge nicht erkennbar ist.
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Zu der Forderung nach einer optisch
einwandfreien Oberfläche
kommt vermehrt der Wunsch nach einer Oberflächengestaltung, die nicht nur
den Kriterien der Witterungsbeständigkeit,
Farbechtheit oder Verzugsfreiheit genügt, sondern auch den Tastsinn
berücksichtigt,
also eine Oberfläche
von ansprechender Haptik erforderlich macht. Zusätzlich wird bei der Materialauswahl
der Geruchssinn einbezogen, womit man sich auf Materialien beschränken muss,
die frei von Geruchsstoffen sind. Letztendlich soll die Oberfläche auch
den Bedürfnissen
nach einer formschönen
Ausgestaltung, also den ästhetischen Bedürfnissen
des Benutzers des Fahrzeugs Rechnung tragen.
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Diesen Forderungen wird im Stand
der Technik nur teilweise entsprochen, deswegen besteht die Notwendigkeit,
eine Lösung
zu schaffen, die gerade der ästhetischen
Gestaltung des Innenraums gerecht wird.
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Aus dem Stand der Technik sind sowohl
Ausführungen
von Verschwächungsbereichen
bekannt, die auf der Sichtseite einer Fahrzeuginnenraumverkleidung
sichtbar sind, also eine klar definierte Kontur besitzen als auch
solche Ausführungen,
in denen die Verschwächungsbereiche
für das
freie Auge nicht auf der Oberfläche
erkennbar sind.
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Diese Abdeckungen müssen daher
auf der unsichtbaren Seite entlang einer Sollbruchlinie geschwächt werden.
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So wird in Dokument
US6131945 das Problem angesprochen,
dass es bei der Auslösung
des Gassacks nicht zu definiertem und reproduzierbaren Auslöseverhalten
kommt, welches aber aus Sicherheitsgründen von den Fahrzeugherstellern
unumgänglich
ist. Die in
US6131945 beschriebene
Lösung dieses
Problems erfordert den Einsatz eines Metalleinlegers, welcher unter
dem Druck des sich auslösenden
Gassacks die Öffnungskräfte in die
Abdeckung einleitet und die Klappe so gezielt öffnet, dass es weder an der
Abdeckung noch in dem angrenzenden Bereich zu Bruchstücken oder
Partikelflug kommen kann. Dieser Metalleinleger ist nicht direkt
am Kunststoffträger
montiert, sondern von der Gassackabdeckung getrennt und mit einem
eigenen Verbindungsglied auf dem Schusskanal oder einem Fahrzeugquerträger montiert.
Der Kunststoffträger
ist im Bereich der Abdeckung mit einer Schicht aus PVC -beschichteten
Nylon ausgestattet, welche mittels Nieten mit dem Kunststoffträger verbunden
ist. Diese Nieten werden durch Erwärmung der PVC-Nylonschicht
und des Kunststoffträgers
in einem zusätzlichen
Verarbeitungsschritt eingebracht. Einfachere Ausführungsformen,
wie sie in
US6131945 und
US5941558 dargestellt werden,
sind nur bei sichtbaren Sollbruchlinien realisierbar.
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Die dargestellte Konstruktion löst zwar
das Problem des Partikelfluges oder von Schichten, die ablösen, erfordert
aber eine Vielzahl von Prozessschritten, welche im Detail folgende
Schritte umfassen: Einlage einer Dekorschicht in eine Form, Hinterschäumen der
Dekorschicht und einer Trägerschicht, Positionierung
einer PVC-Nylonschicht
und eventuell vorläufige
Verklebung derselben mit der Schaumschicht, Aufheizen der Niete,
Anbringen der Niete auf die PVC-Nylonschicht und die Trägerschicht,
Formen und Zuschneiden eines Metalleinlegers, Vorformen des Metalleinlegers,
Positionieren des Metalleinlegers und der PVC-Nylonschicht und Verbindung
der so positionierten Schichten mit einem Fahrzeugquerträger oder
dem Gassackschusskanal durch eine Nietverbindung oder eine Schraubverbindung.
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Nach dem in den US-Patentschriften
dargestellten Konzept sind zudem mindestens 3 verschiedene Materialien
erforderlich, ein Verbund aus Kunststoffen für die Dekorschicht, die Schaumschicht
und die Trägerschicht,
eine Schicht aus PVC-Nylon und ein Metalleinleger. Diese Materialkombination
gestaltet das Recycling des gesamten Bauteils schwierig, weil die
verschiedenen Materialien erst einmal getrennt werden müssen, was
zumindest einen Teil der oben beschriebenen Prozessschritte in umgekehrter Reihenfolge
erforderlich macht.
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Zudem ist die angegebene Ausführung nicht auf
Verkleidungen anwendbar, bei welchen der Gassack in einer Lage positioniert
ist, die nicht parallel zu der Verkleidungsoberfläche verläuft. Wenn
nämlich die
Einbaustellung des Gassacks nicht im wesentlichen parallel zu der
inneren (im eingebauten Zustand unsichtbaren) Innenverkleidungsoberfläche ist, kommt
es zu einer asymmetrischen Lastverteilung bei der Entfaltung des
Gassacks. Dadurch besteht die Gefahr, dass die Entfaltung nicht
vollständig
erfolgt oder nicht in den optimalen Schutz für den Passagier gewährleistet.
Zwar ist in einem der Ausführungsbeispiele
eine mögliche
Lösung
für dieses
Problem angegeben, nämlich
eine berippte innere Oberfläche
des Trägermaterials
vorzusehen. Allerdings muss diese Rippengeometrie in einem Spritzgiessprozess
realisiert werden. Für
die Herstellung eines berippten Trägermaterials ist ein spezielles
Spritzgießwerkzeug
erforderlich. Für
jede Änderung
des Designs muss in diesem Fall ein neues Spritzgießwerkzeug
konstruiert werden.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung,
mit einem Einlageteil, welches vorzugsweise die Verwendung von einem
einzigen Typ Polymer oder von leicht wieder zu verwertbaren Polymerverbundstoffen
vorsieht, eine optimierte, gleichmäßige Lastverteilung über die
Klappenoberfläche
zu erhalten und gleichzeitig eine problemlose Entsorgung zu gewährleisten.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist die Gewährleistung
einer sicheren Krafteinleitung in den Bereich der Verschwächung oder
der Verschwächungen,
was durch einen festen Verbund von Kunststoffträgerschicht und einer Verstärkungsschicht
aus Kunststoff, wobei ein Einlageteil aus einer einzigen Schicht
oder Kunststoffverbundteil, vorzugsweise in Sandwichbauweise, zum
Einsatz kommt.
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Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung,
einen unsichtbaren Verschwächungsbereich
herzustellen, die zudem so aufreißt, dass es bei keiner der Schichten,
aus denen die Fahrzeuginnenverkleidung besteht, zu Ablösungen mindestens
einer der Schichten kommt. Der Riss soll in allen Schichten der Fahrzeuginnenverkleidung
möglichst
genau den Konturen der Verschwächung
folgen. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass durch den Kunststoffverbund
eine definierte Krafteinleitung in die Verschwächungsbereich oder Verschwächungsbereiche
erfolgt. Der Kunststoffverbund ist dabei vorzugsweise so angeordnet,
dass er der Geometrie der Abdeckung entspricht. Wenn ein Trägermaterial
geringer Reißfestigkeit
zum Einsatz kommt, kann sogar auf eine Verschwächung verzichtet werden.
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Durch die Ausführung des Randes des Kunststoffverbundes,
die mehrere Umlenkungen vorsieht, welche in einer Verschwächungsbereich
vorhanden sein können,
wird bei Auslösung
des Gassacks ein genau definierter Druck auf jeden Teil der Umlenkung
ausgeübt.
Das Vorhandensein lokaler Druckspitzen startet den Anriss an den
Stellen der Umlenkung, die dem höchsten
Druck ausgesetzt sind.
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Die Verwendung von unsichtbaren Verschwächungsbereichen
erhöht
die Freiheiten für
die Auswahl des Interieurdesigns. Mit der in der Erfindung vorgestellten
Geometrie der Verschwächungsbereichen,
ist es einerseits möglich,
unabhängig
vom Schichtaufbau einen genau definierten Anriss und einen genau
reproduzierbaren Rissfortschritt zu erreichen und andererseits kann
man auf einen Teil der Verschwächungs-
oder Perforationspunkte zumindest über einen Teil der Verschwächungsbereichs
zu verzichten.
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Ablösungen der Dekorschicht treten
bei dem Verfahren nach der Lehre dieser Endung nicht auf. Somit
kann verhindert werden, dass während
der Auslösung
eines Gassacks Partikel ins Fahrzeuginnere gelangen und durch die
explosionsartige Beschleunigung zu Gefährdung der Fahrzeuginsassen führen können.
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Eine weitere Aufgabe der Endung,
ist die Realisierung von Gewichtsreduktionen im Fahrzeuginnenraum.
Das Kunststoffbauteil, welches als Verstärkung dient, soll dazu aus
einer Wabenstruktur aufgebaut sein, welche mit optionalen Verstärkungsschichten
verbunden ist.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, eine Lösung
vorzustellen, die auch mit geringen Werkzeugkosten realisiert werden
kann. Insbesondere kann die Konstruktion eines neuen Spritzgießwerkzeugs
vermieden werden, wenn es ausschließlich zu einer Änderung
der Anordnung des Gassacks kommt ohne dass die Innenraumoberfläche in ihrer Geometrie
geändert
würde.
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Auch bei Änderung der Innenraumgeometrie muss
nur dann ein neues Werkzeug konstruiert werden, wenn es an dem Trägermaterial
zu grossen Varianten kommt. Kleine Varianten können durch eine Änderung
der Dicke der Schaumschicht, ausgeglichen werden. Da das Trägermaterial
im Bereich der Abdeckung durch ein Einlageteil ersetzt wird, muss für die meisten Änderungen,
welche durch neues Oberflächendesign
veranlasst worden sind, nur ein Einlageteil geänderter Geometrie vorgesehen
werden.
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Für
dieses Einlageteil können
dann im Prinzip beliebige Materialien und Herstellungsverfahren vorgesehen
werden.
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Diese Probleme werden im Rahmen der
vorliegenden Erfindung wie folgt gelöst: Um zu vermeiden, dass bei
jeder Änderung
der Oberflächengeometrie
der Innenraumverkleidung zu der Neuauslegung des Werkzeugs zur Herstellung
der Dekorschichten und der optional verwendeten Schaumschichten
auch eine Neuauslegung des Werkzeugs zur Herstellung der Kunststoffträgerschicht
notwendig wird, wird eine Verstärkung 9 für eine Gassackabdeckung 2 vorgesehen.
Die Gassackabdeckung 2 ist als Teil eines Kunststoffbauteils 1 ausgebildet,
wobei besagtes Kunststoffbauteil 1 vorzugsweise als Innenraumverkleidung
in einem Fahrzeug Anwendung findet. Die Gassackabdeckung 2 ist
durch mindestens einen Verschwächungsbereich 4 von
der Innenraumverkleidung zumindest teilweise abgetrennt, und die Verstärkung 9 erstreckt
sich über
einen großen
Bereich der Gassackabdeckung 2 wobei der Abstand 33 zwischen
der inneren Oberfläche 32 der
Verstärkung 9 und
der äußeren Oberfläche 29 des
Gassackmoduls 6 im wesentlichen konstant ist. Durch den
konstanten Abstand zwischen Gassackmodul 6 und Verstärkung 9 ist
gewährleistet,
dass bei Auslösung
des Gassacks alle Bereiche der Gassackabdeckung zu gleicher Zeit
mit dem sich entfaltenden Gassack in Berührung kommen und die eingeleitete
Kraft, die durch den Druck, der auf den Gassack wirkt, zustande
kommt, sich annähernd
gleichförmig über die
innere Oberfläche 28 der
Gassackabdeckung verteilt. Diese gleichmäßige Verteilung der Kraft ist
somit gerade dann gewährleistet,
wenn der Abstand zwischen der inneren Oberfläche der Gassackabdeckung 28 und
der äußeren Oberfläche 29 des
Gassackmoduls 6 variabel ist. Dabei müssen die äußere Oberfläche der Verstärkung 30 der
inneren Oberfläche der
Gassackabdeckung 28 im wesentlichen entsprechen. Um einen
Verbund der beiden Oberflächen 28, 30 herzustellen,
werden vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungstechniken, wie
Verkleben, Verschweißen,
Verpressen oder eine formschlüssige Verbindung
gewählt.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die
Verstärkung 9 unterschiedliche
Abstände 31 der
inneren Oberfläche der
Gassackabdeckung 28 zu der inneren Oberfläche der
Verstärkung 32 entlang
einer ersten Schnittebene und einer zweiten Schnittebene, welche
beispielsweise im wesentlichen normal zur ersten Schnittebene angeordnet
ist, ausgeglichen werden können,
weil sich die Oberfläche
der Innenraumverkleidung in bezug auf die Oberfläche des Gassackmoduls nicht
nur in der x-z Ebene eines orthogonalen Koordinatensystems, mit
der x-Richtung als Bedachter Fahrtrichtung des Fahrzeugs ändern kann,
sondern sich der Abstand 31 der äußeren Oberfläche der Verstärkung 30 von
der inneren Oberfläche
der Verstärkung 31 entlang
einer zweiten Schnittebene, die im wesentlichen normal zu der ersten
Schnittebene angeordnet ist und durch einen beliebigen Punkt der Verstärkung verläuft, verändern kann.
Diese zweite Schnittebene enthält
die y-Koordinate, die normal zur Fahrrichtung verläuft.
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In Zusammenhang mit der Aufgabe der
gezielten Krafteinleitung durch den sich entfaltenden Luftsack in
die Innenraumverkleidung und dem sich daraus ergebenden Versagen
der Innenraumverkleidung wird vorgesehen, dass sich der Verschwächungsbereich 4 entlang
mindestens einer Begrenzungslinie der Gassackabdeckung erstreckt.
Die Krafteinleitung ist auch gewährleistet,
wenn das Kunststoffbauteil aus einer Kunststoffträgerschicht 5 besteht
und wahlweise eine oder mehrere Schaumschichten 7 und eine
Dekorschicht 8 umfasst.
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Die Verstärkung 9 erfüllt die
Aufgabe der Gewichtsreduktion und gewährleistet, dass sich die Gassackabdeckung
auch bei und nach der Gassackauslösung verbunden bleibt, und
somit Gefahren durch abgesprengte Partikel ausgeschaltet werden können. In
einem ersten Ausführungsbeispiel
die Verstärkung 9 eine
Sandwichstruktur auf, wobei diese vorzugsweise aus einem wabenförmigen Material besteht
und mindestens je eine Verstärkungsschicht 17, 18 enthält.
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Die Kernschicht 16 besteht
beispielsweise aus Polypropylen und die Verstärkungsschichten 17,18 aus
einem faserverstärkten
Polypropylen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung die Kunststoffträgerschicht 5 aus
expandiertem Polypropylen. Die Verwendung eines geschäumten Trägermaterials
ersetzt die Schaumschichten, vereinfacht somit den Verarbeitungsprozess,
erfüllt
die Forderungen nach Leichtbauweise, bietet die Möglichkeit,
je nach Schaumdichte verschiedenste haptische Effekte zu erzeugen
und bietet eine recyclinggerechte Materialauswahl, da die Innenraumverkleidung
fast ausschließlich
aus Polypropylen hergestellt werden kann und somit ein Monomaterialkonzept realisiert
werden kann. Je nach der Materialauswahl der Kunststoffträgerschicht
bieten sich folgende Alternativen: die Verstärkung 9 wird in die
Kunststoffträgerschicht 5 eingebettet
oder mit der Kunststoffträgerschicht 5 verschweißt, verklebt
oder verpresst. Alternativ dazu oder zusätzlich kann eine formschlüssige Verbindung
vorgesehen werden. Denkbar sind Rastmechanismen auf der Kunststoffträgerschicht, die
in entsprechende Halterungen an der Verstärkung eingreifen.
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Da die Verstärkung 9 den Kräften des
sich entfaltenden Luftsacks standhalten muss, enthält sie zumindest
teilweise ein reißfestes
Material 19, was als Gewebe, Metalleinleger, Gewirke oder
Gelege ausgeführt
sein kann und innigen Verbund mit der Verstärkung 9 aufweist,
welcher durch Verkleben, Verpressen oder Verschweißen oder
Kombinationen dieser Verfahren erfolgen kann.
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Das reißfeste Material übernimmt
gleichzeitig die Wirkung eines Scharniers, daher ist es an einem
Ende mit der Kunststoffträgerschicht 5 verbunden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das reißfeste Material 19 um
ein Befestigungselement 20 gewickelt, welches mit der Kunststoffträgerschicht 5 verbunden
ist wobei die Verbindung durch Vernieten, Verschrauben oder unter
Einwirkung von Wärme oder
unter Einsatz von Klebe- oder Bindemitteln erfolgt.
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Unter Wärmeinfluss schmilzt das Kunststoffträgermaterial
an und es erfolgt eine zumindest teilweise Verschweißung des
reißfesten
Materials 19 mit dem Kunststoffträgermaterial.
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Um die Aufgabe zu erfüllen, einen
definierten Anriss und Rissfortschritt zu gewährleisten, folgt die Verschwächung 4 im
wesentlichen dem Umriss der Verstärkung 9.
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1a ist
ein Schnitt durch eine Gassackabdeckung in einer ersten Ausführungsform
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1b ist
ein Detail des eingelegten, flexiblen Verstärkung- und Halteelements
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1c stellt
Varianten für
das Einlageteil dar
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1d ist
ein Ausführungsbeispiel
für die erste
Ausführungsform
mit leicht geänderter
Krümmung
der Oberfläche
der Innenverkleidung
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1e ist
der in 1d angedeutete
Schnitt A-A für
die erste Ausführungsform
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2a ist
ein Schnitt durch eine Gassackabdeckung in einer zweiten Ausführungsform
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2b ist
ein Ausführungsbeispiel
für die zweite
Ausführungsform
mit leicht geänderter
Krümmung
der Oberfläche
der Innenverkleidung
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2c ist
der in 1d angedeutete
Schnitt A-A für
die zweite Ausführungsform
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3a ist
ein Schnitt durch eine Gassackabdeckung in einer dritten Ausführungsform
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3b ist
ein Ausführungsbeispiel
für die dritte
Ausführungsform
mit leicht geänderter
Krümmung
der Oberfläche
der Innenverkleidung
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3c ist
der in 1d angedeutete
Schnitt A-A für
die dritte Ausführungsform
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1 ist
ein Schnitt durch eine Innenraumverkleidung mit einer Gassackabdeckung
in einer ersten Ausführungsform.
Die Innenraumverkleidung 1 besteht aus einem Bereich, welcher
als Abdeckung 2 für
einen Gassack dient und mindestens einem weiteren Bereich 11 dem
die Funktion der Abgrenzung des Fahrzeuginnenraums gegenüber der
Träger- oder
Rahmenkonstruktion des Fahrzeugs zukommt. Diese Innenraumverkleidung
besteht in einer bevorzugten Ausführungsart aus einer Dekorschicht 8 und einer
Kunststoffträgerschicht 5.
Diese Kunststoffträgerschicht
kann als Schaumschicht ausgebildet sein, wenn dem Wunsch nach Gewichtsreduktion
Rechnung getragen werden soll. Eine derartige Schaumschicht besteht
bevorzugt aus expandiertem Polypropylen, welches ausreichende Festigkeit
aufweist, um als Trägermaterial
zu dienen.
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Im allgemeinen wird die Schaumschicht
von einer Dekorschicht abgedeckt sein. Gerade im Fall der Venrwendung
von expandiertem Polypropylen (EPP) entsteht ein relativ grosszelliger
Schaum, dessen Haftung mit der Dekorschicht, je nach eingesetzter
Materialkombination nicht ausreicht, um einen dauerhaften Verbund
von EPP Schicht und Dekorschicht zu gewährleisten. Daher kann die EPP-Schicht
noch von einer weiteren, feinzelligen Schaumschicht bedeckt sein,
die entweder als Haftvermittler oder als Zwischenlage zur Erzeugung
einer weichen Oberfläche
oder als Kombination derselben dient. Diese, auch als Rückenschaum
bezeichnete, Schaumschicht wird gemeinsam mit der Dekorschicht,
wie beispielsweise einer Folie, in ein Schäumwerkzeug eingelegt und mit
EPP hinterschäumt.
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Diese Zwischenschicht besteht vorzugsweise
ebenfalls aus geschäumtem
PP, kann aber auch andere Materialien, wie Polyethylen (PE) umfassen.
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In einer weiteren Ausführungsform
kann diese Schicht auch als textile Schicht ausgeführt sein.
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Im Bereich der Gassackabdeckung 2 muss die
Innenraumverkleidung verstärkt
werden, um den Kräften
stand zu halten, die im Fall der Auslösung des Gassacks auf die Abdeckung
wirken. Die Abdeckung weist als Begrenzung eine oder mehrere Verschwächungsbereichen 4 auf,
welche als Sollbruchstelle oder Sollbruchlinie dienen. Damit sich
die Verschwächungen,
welche die Verschwächungsbereiche 4, 26 bilden,
nicht als Folge von Stößen auf
die Innenraumverkleidung abzuzeichnen beginnen oder beschädigt werden,
wird die Verstärkung 9 vorgesehen,
welche sich auf einem Absatz abstützt, der im Schusskanal angebracht
ist. Die Verstärkung 9 hat zusätzlich die
Funktion, bei Auslösung
des Gassacks die Krafteinleitung in den Verschwächungsbereich so zu steuern,
dass ein definierter und reproduzierbarer Anriss und Rissfortschritt
entlang der geometrischen Form der Verschwächung zustande kommt. Um diesen
Anriss zu unterstützen,
kann auf der Verstärkung 9 ein
Fortsatz oder eine Kante ausgebildet sein, die als Schneidkante
dient, wenn auf die Verstärkung 9 die
Druckkraft des sich entfaltenden Gassacks einwirkt. Diese Schneidkante
dringt erst bei der Druckbeaufschlagung der Verschwächung in
das Kunststoffträgermaterial
ein. Somit kann auf eine Verschwächung
des Randbereichs der Abdeckung gänzlich
verzichtet werden, wenn wenig reißfeste Trägermaterialien, wie beispielsweise
EPP zum Einsatz kommen. Eine weitere Funktion besteht darin, bei Öffnung der
Abdeckung Materialablösungen
und dem daraus resultierenden Partikelflug sicher zu vermeiden.
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Wenn nun, wie in 1 dargestellt, der Schusskanal 3 und
in seiner Verlängerung
das Gassackmodul 6 in einem Winkel zu der inneren Oberfläche 15 angeordnet
sind, welcher von 90° abweicht, dient
die Verstärkung 9 als
Lastverteilungselement. Mit einem derartigen Lastverteilungselement
können gleichzeitig
die Abstände
zwischen Gassackmodul 6 und innerer Oberfläche 15 der
Innenraumverkleidung weitgehend frei variiert werden.
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Die notwendige Haftung zwischen der
Kunststoffträgerschicht
5 und
der Verstärkung
9 wird
durch die Verschweißung,
Verklebung oder Einschäumung mit
der Kunststoffträgerschicht
erreicht. Eine derartige Verstärkung
9 besteht
wie in
1c gezeigt wird, beispielsweise
aus einer Wabenstruktur
10, einem Einlageteil aus EPP oder
expandiertem EPP
11, einem faserverstärkten Kunststoff
12,
einem Kunststoffformteil
13 mit einem eingeschäumten oder
eingebetteten Gewebe oder einer Matte oder einem Metallgitter, aus
einer Sandwichstruktur
14, wobei diese aus einer Kernschicht
16 besteht,
die beispielsweise eine Wabenstruktur aufweist und aus mindestens
je einer die Kernschicht umgebenden Verstärkungsschicht
17,
18.
Die Wabenstruktur besteht vorzugsweise aus PP, und die Verstärkungsschichten
17,
18 aus
faserverstärktem
PP. Die Kernschicht
16 und die Verstärkungsschichten
17,
18 werden
beispielsweise nach einem Verfahren hergestellt, welches in
EP0649736 offenbart ist.
Dieser Verbund kommt durch die Einbettung der Verstärkung in
die EPP-Trägerschicht
zustande. Bei einer Schichtdicke von
10 mm kann die Einbettung
4 mm betragen. Diese Einbettung kann einerseits durch ein zumindest
partielles Umschäumen
der Verstärkung
9 und
andererseits durch Verschweißen
der Verstärkung
mit dem EPP Träger
erfolgen.
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Handelt es sich bei dem Kunststoffträger, um ein
anderes Material als EPP, kann die Einbettung zur Herstellung des
Verbundes nicht zum Ziel führen, wie
beispielsweise bei Einsatz eines Spritzgussträgers. In dieser Variante wird
die Verstärkung 9 mit dem
Kunststoffträger
verschweißt,
wenn der Kunststoffträger
aus PP besteht. Durch die Verschweißung bildet die faserverstärkte PP
Schicht mit einem Bereich des Kunststoffträgers, einen so starken Verbund,
dass Verstärkung 9 und
die Kunststoffträgerschicht
als Klappe wirken, deren Form im wesentlichen auch nach einem Schussversuch
erhalten bleibt.
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Für
nicht schweißbare
Materialien besteht auch die Möglichkeit
der Verklebung. Insbesondere, wenn es durch die mit der Verschweißung bedingte Erwärmung zu
einem Verzug des Kunststoffträgers kommt
oder der Kunststoffträger
eine zu geringe Dicke aufweist, um ein Schweißverfahren durchzuführen, kann
es vorteilhaft sein, die Verstärkung
auf den Kunststoffträger
zu kleben.
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Um ein Ablösen der Klappe bei Auslösung des
Gassacks zu verhindern, wird auf die der Verstärkung 9 abgewandten
Seite ein Gewebe, Gewirke oder Gelege 19 aufgepresst, aufgeschweißt oder aufgeklebt
oder mit der Verstärkung
verschäumt. Dieses
Gewebe besteht aus kunststoffummantelten Fasern, welche im Fall
der Verschweißung
zumindest teilweise mit der Verstärkung 9 verschmelzen.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante
kann dieses Gewebe aus Kevlar bestehen, weil sich Kevlar auch unter
Belastung mit dem Gassackauslösedruck kaum
dehnt. In einer weiteren Ausführungsform
kann auch ein Gitter zum Einsatz kommen, beispielsweise aus faserverstärktem Material
oder aus Metalldrähten.
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Alternativ kann das Gewebe auch schon während des
Herstellungsprozesses der Verstärkung 9 mit
eingepresst werden, sodass das Gewebe entweder eine der Verstärkungsschichten 17, 18 ersetzt oder
zwischen die Verstärkungsschicht
oder -schichten und die Wabenstruktur zwischen die Schichten 17, 18 oder
als äußerste Lage
auf die Schichten 17, 18 zu liegen kommt. Der
Pressvorgang zur Herstellung der Verstärkung 9 erfolgt unter
Anwendung von erhöhtem
Druck, vorzugsweise zwischen 10 und 30 bar, und bei einer Temperatur
von bis zu 200°C.
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Das Gewebe überragt die Verstärkung 9 an der
Stelle, an welcher die Abdeckung aufklappt. Der die Verstärkung 9 überragende
Teil des Gewebes ist mit dem Schusskanal oder mit einem Bereich
auf dem Fahrzeugrahmen oder Fahrzeugträger oder mit dem auf dem Träger montierten
Gassackausiösemechanismus
fest verbunden. Somit wirkt das Gewebe als Rückhaltevorrichtung für die Abdeckung,
die bei der Auslösung
die Wirkung einer Klappe entfaltet. In der in der 1a dargestellten Variante ist das Gewebe
am Schusskanal montiert und hat zusätzlich eine Scharnierwirkung.
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In 1b ist
eine mögliche
Befestigung eines derartigen Gewebes 19 gezeigt. Dieses
Gewebe wird um ein Befestigungselement 20 gewickelt und entlang
der Naht 21 vernäht.
In der Folge wird das Befestigungselement mittels einer Befestigungsvorrichtung 22,
wie beispielsweise einer Schraubvorrichtung mit dem Schusskanal
oder einem Teil des Trägermaterials
oder einem nicht dargestellten Tragelement des Fahrzeugs verbunden.
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1d zeigt
die Ausführung
der Befestigung des Einlegeteils, welches als Verstärkung der
Gassackabdeckung 9 ausgebildet ist. Die Verstärkung 9 klappt
bei Auslösung
des Gassacks um eine Drehachse 23, welche am Endpunkt des
Verschwächungsbereichs 4 angesiedelt
ist. Um eine weitgehend widerstandsfreie Drehung um die Drehachse
zu gewährleisten,
wird eine Ausnehmung 24 in der Kunststoffträgerschicht 5 vorgesehen.
In die Ausnehmung 5 greift ein Endbereich 25 der
Verstärkung 9 ein.
Dieser Endbereich 25 liegt auf dem Schusskanal 3 auf,
sodass die Position der Verstärkung 9 bezüglich der
Innenraumverkleidung in der Umgebung der Gassackabdeckung fixiert
ist. Diese Festlegung der Lage der Verstärkung 9 mit der zugehörigen Kunststoffträgerschicht
und der Deckschicht verhindert, dass es durch Belastung der Innenraumverkleidung im
Bereich der Gassackabdeckung durch Stöße, welche im Normalbetrieb
des Fahrzeugs auf die Innenraumverkleidung einwirken, zu Verschiebungen
der Gassackabdeckung bezüglich
der Innenraumverkleidung kommen kann, was zu einer im allgemeinen nicht
gewünschten
Sichtbarkeit der Gassackabdeckung führen würde.
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Um zu vermeiden, dass bei jeder Änderung der
Oberflächengeometrie
der Innenraumverkleidung zu der Neuauslegung des Werkzeugs zur Herstellung
der Dekorschichten und der optional verwendeten Schaumschichten
auch eine Neuauslegung des Werkzeugs zur Herstellung der Kunststoffträgerschicht
notwendig wird, wird eine Verstärkung 9 für eine Gassackabdeckung 2 nach 1d vorgesehen. Die Gassackabdeckung 2 ist
als Teil eines Kunststoffbauteils 1 ausgebildet, wobei
besagtes Kunststoffbauteil 1 vorzugsweise als Innenraumverkleidung
in einem Fahrzeug Anwendung findet. Die Gassackabdeckung 2 ist
durch mindestens einen Verschwächungsbereich 4 von
der Innenraumverkleidung zumindest teilweise abgetrennt, und die
Verstärkung 9 erstreckt
sich über
einen großen
Bereich der Gassackabdeckung 2 wobei der Abstand 33 zwischen der
inneren Oberfläche 32 der
Verstärkung 9 und
der äußeren Oberfläche 29 des
Gassackmoduls 6 im wesentlichen konstant ist. Durch den
konstanten Abstand zwischen Gassackmodul 6 und Verstärkung 9 ist
gewährleistet,
dass bei Auslösung
des Gassacks alle Bereiche der Gassackabdeckung zu gleicher Zeit mit
dem sich entfaltenden Gassack in Berührung kommen und die eingeleitete
Kraft, die durch den Druck, der auf den Gassack wirkt, zustande
kommt, sich annähernd
gleichförmig über die
innere Oberfläche 28 der
Gassackabdeckung verteilt. Diese gleichmäßige Verteilung der Kraft ist
somit gerade dann gewährleistet,
wenn der Abstand zwischen der inneren Oberfläche der Gassackabdeckung 28 und
der äußeren Oberfläche 29 des
Gassackmoduls 6 variabel ist. Dabei müssen die äußere Oberfläche der Verstärkung 30 der
inneren Oberfläche
der Gassackabdeckung 28 im wesentlichen entsprechen. Um einen Verbund
der beiden Oberflächen 28, 30 herzustellen, werden
vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungstechniken, wie Verkleben,
Verschweißen,
Verpressen oder eine formschlüssige
Verbindung gewählt.
Durch die Verstärkung 9 werden
unterschiedliche Abstände 31 der äußeren Oberfläche der
Verstärkung 30 zu
der inneren Oberfläche
der Verstärkung 32 entlang
einer ersten Schnittebene und entlang einer zweiten Schnittebene,
welche beispielsweise im wesentlichen normal zur ersten Schnittebene
angeordnet ist, ausgeglichen, weil sich die Oberfläche der
Innenraumverkleidung in bezug auf die Oberfläche des Gassackmoduls nicht
nur in der x-z Ebene eines orthagonalen Koordinatensystems – mit der
x-Richtung als gedachter Fahrtrichtung des Fahrzeugs – ändern kann,
sondern sich der Abstand 31 der inneren Oberfläche der
Gassackabdeckung 28 von der inneren Oberfläche der
Verstärkurg 32 entlang
einer zweiten Schnittebene, die im wesentlichen normal zu der ersten
Schnitebene angeordnet ist und durch einen beliebigen Punkt der
Verstärkung
verläuft,
verändern
kann, wie in 1e dargestellt
ist. Diese zweite Schnittebene enthält die y-Koordinate, die normal
zur Fahrtrichtung verläuft.
Derselbe Abstand 31 kann sich auch gleichzeitig in der
x-z Schnittebene, wie in 1d dargestellt
verändern.
Diese Veränderung
wird auch in 1a angedeutet.
Somit ist die Dicke der Verstärkung,
die durch den Abstand 31 festgelegt wird, in jedem beliebigen
Punkt der Oberfläche 30 unterschiedlich.
-
Bei Entfaltung des Gassacks öffnet sich
die Gassackabdeckung entlang einer Entfaltungsrichtung 34.
Die Gassackabdeckung 2 bleibt während des ganzen Öffnungsvorgangs
mit der Verstärkung 9 verbunden.
Der Drehpunkt liegt im Bereich des Verschwächungsbereichs 26.
Die Gassackabdeckung wird dabei über
das an der inneren Oberfläche 32 der Verstärkung 9 angebrachte
reißfeste
Material 19 daran gehindert, sich von der Oberfläche der
Innenraumverkleidung abzulösen.
Das reißfeste
Material übernimmt
gleichzeitig die Wirkung eines Scharniers, daher ist es an einem
Ende mit der Kunststoffträgerschicht 5 verbunden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das reißfeste Material 19 um
ein Befestigungselement 20 gewickelt, welches mit der Kunststoffträgerschicht 5 verbunden
ist wobei die Verbindung durch Vernieten, Verschrauben oder unter
Einwirkung von Wärme
oder unter Einsatz von Klebe- oder Bindemitteln erfolgt.
-
2a ist
ein Schnitt durch eine Gassackabdeckung in einer zweiten Ausführungsform.
-
Diese Innenraumverkleidung besteht
in dieser zweiten Ausführungsart
aus einer Dekorschicht 8, einer Kunststoffträgerschicht 5 und
einer zwischen den beiden Schichten angeordneten Schaumschicht 7.
-
In einer ersten Variante besteht
die Dekorschicht 8 aus einer Haut aus einem thermoplastischen
Polyolefin (TPO) oder einer Haut aus Polyvinylchlorid PVC oder Folie,
einer Schaumschicht 7 aus PP Schaum und einem Spritzgussträger aus
PP. In einer zweiten Variante besteht die Dekorschicht 8 aus
einer Slushhaut, Sprühhaut
oder Gießhaut,
einer Schaumschicht aus Polyurethan (PUR) und einem Spritzgussträger aus
PP.
-
Anstatt des Spritzgussträgers kann
auch eine Trägerschicht
aus naturfaserverstärktem
PP oder Holzfaserformstoff verwendet werden.
-
Der Bereich der Gassackabdeckung 2 in
der Innenraumverkleidung 1 wird wie in 1a mit einer Verstärkung verschweißt, verpresst,
verklebt oder mittels einer formschlüssigen Verbindung verbunden. Diese
Verstärkung
kann aus denselben Schichten, wie in 1a beschrieben
wurde, aufgebaut sein. Durch das Vorhandensein der Verstärkung werden die
Scherspannungen in den Verschwächungspunkten
oder Sollbruchlinien schlagartig überwunden und es erfolgt ein
exakter Anriss und Rissfortschritt. Somit hat die Verstärkung neben
der Funktion als Lastverteilungselement auch eine Scharnierfunktion
entlang aller Verschwächungsbereiche.
Um sicherzustellen, dass die Gassackabdeckung und die Verstärkung als Einheit öffnen, wird
die Verstärkung 9 mit
einer Schicht aus reißfestem
Material 19 versehen, wie schon im ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde. Unterschiedlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel
ist lediglich die Art der Befestigung des reißfesten Materials auf der Kunststoffträgerschicht.
Das reißfeste
Material 19 wird durch eine Öffnung 35 der Kunststoffträgerschicht
geführt.
In einem annähernd ebenen
Bereich 37 der Kunststoffträgerschicht wird das reißfeste Material
mit der Kunststoffträgerschicht verschweißt.
-
3a ist
ein Schnitt durch eine Gassackabdeckung in einer dritten Ausführungsform.
Hier wird eine Möglichkeit
der Verstärkung
einer Gassackabdeckung 2 einer Innenverkleidung dargestellt,
welche aus einer Kunststoffträgerschicht 5 besteht, welche im
Spritzgießverfahren
hergestellt wurde. Diese Kunststoffträgerschicht kann wiederum mit
optionalen Dekorschichten oder Lackierungsschichten 8 versehen
werden. In dieser Variante wird die Kunststoffträgerschicht 5 selbst
durch Verschwächungsbereiche 4, 26 verschwächt, welche
in diesem Ausführungsbeispiel
ebenfalls entlang des Umrisses der Verstärkung 9 verlaufen
sollen. An der Verstärkung ist
ebenfalls ein reißfestes
Material 19 angebracht, welches entweder, wie schon in 1a dargestellt wurde, am
Schusskanal mittels eines Befestigungselements angebracht sein kann
oder wie in 2a dargestellt,
mit dem Kunststoffträgerteil
verschweißt oder
verklebt wird. In dieser Variante wird das reißfeste Material 19 direkt
auf das Kunststoffträgerschicht 5 gelegt
und mit einer weiteren Kunststoffträgerschicht 38 verprasst,
verklebt oder verschweißt. In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Gassackmodul ebenfalls auf der Kunststoffträgerschicht 38 montiert.
-
In 3b wird
eine Verstärkung 9 gezeigt, deren
Krümmung
an die Krümmung
der Oberfläche 29 des
Gassackmoduls 6 angepasst ist. Durch diese präzise Ausgestaltung,
bei welcher der Abstand 33 in jedem Punkt nicht nur annähernd, sondern
genau konstant gehalten wird, kann das Auslöseverhalten weiter optimiert
werden. Insbesondere, wenn als Dekorschicht eine Haut oder Folie
vorgesehen ist, kann durch das zeitgleiche Aufreißen an den
Verschwächungsbereichen 4, 39, 40 großflächigen Ablösungen der
Dekorschicht entgegengewirkt werden.
-
In 3c ist
die Lage der Verschwächungsbereiche 39, 40 dargestellt.
Es handelt sich um einen der 1e entsprechenden
Schnitt durch eine Innenraumverkleidung, insbesondere durch eine
Instrumententafel eines Fahrzeugs.
-
Das reißfeste Material hat in diesem
Ausführungsbeispiel
nicht nur die Aufgabe, Verstärkung
und Kunststoffträgerschicht
bei einer Auslösung
eines Gassacks gemeinsam ohne Splitterung oder Ablösung von
Partikeln aufklappen zu lassen, sondern dient auch der Stabilisierung
der Gassackabdeckung 2 gegenüber Stößen, die aus dem Innenraum
selbst auf die Innenraumverkleidung einwirken. Insbesondere wenn
für das
reißfeste
Material ein dehnungsarmer Werkstoff, wie beispielsweise Kevlar
ausgewählt wird,
kann gewährleistet
werden, dass der als Gassackabdeckung 2 ausgebildete Teil
der Innenraumverkleidung trotz der Verschwächungsbereiche 4, 26, 39, 40 derartigen
Belastungen standhält.
-
- 1
- Innenraumverkleidung, Kunststoffbauteil
(z.B. Instrumententafel)
- 2
- Gassackabdeckung
- 3
- Schusskanal
- 4
- Verschwächungsbereich
- 5
- Kunststoffträgerschicht
- 6
- Gassackmodul
- 7
- Schaumschicht
- 8
- Dekorschicht
(Haut)
- 9
- Verstärkung der
Gassackabdeckung
- 10
- Wabenstruktur
- 11
- Einlegeteil
aus EPP
- 12
- Faserverstärkter Kunststoff
- 13
- Kunststoffformteil
- 14
- Sandwichstruktur
- 15
- Innere
Oberfläche
- 16
- Kernschicht
- 17
- Verstärkungsschicht
- 18
- Verstärkungsschicht
- 19
- Reißfestes
Material
- 20
- Befestigungselement
- 21
- Naht
- 22
- Befestigungsvorrichtung
- 23
- Drehachse
- 24
- Ausnehmung
- 25
- Endbereich
- 26
- Verschwächungsbereich
- 27
- Äußere Oberfläche der Kunststoffträgerschicht
- 28
- Innere
Oberfläche
der Gassackabdeckung
- 29
- Äußere Oberfläche des Gassackmoduls
- 30
- Äußere Oberfläche der Verstärkung
- 31
- Abstand
zwischen innerer Oberfläche
der Gassackabdeckung und innerer
-
- Oberfläche der
Verstärkung
- 32
Innere Oberfläche der
Verstärkung
-
- 33
- Abstand
zwischen Verstärkung
und Gassackmodul
- 34
- Entfaltungsrichtung
der Gassackabdeckung
- 35
- Öffnung
- 36
- Befestigung
des reißfesten
Materials
- 37
- Ebener
Bereich der Kunststoffträgerschicht
- 38
- Kunststoffträgerteil
- 39
- Verschwächungsbereich
- 40
- Verschwächungsbereich