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Die
Erfindung betrifft ein Einbauteil für Kraftfahrzeuge, insbesondere
für eine
Seitenverkleidung, 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 Teil eines als Schusskanal fungierenden Austrittsbereichs. Bei
Entfaltung eines Gassackes öffnet
sich die Gassackabdeckung entlang mindestens eines Verschwächungsbereichs.
Die Gassackabdeckung wird von einem austretenden Gassack erfasst
und um den 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
aus mehreren Teilbereichen bestehen, welche bei der Entfaltung des
Gassacks den Austrittsweg freigeben. In jedem der Fälle muss
sichergestellt sein, dass nach Entfaltung des Gassacks die Gassackabdeckung
oder die Teilbereiche der Gassackabdeckung mit der Innenraumverkleidung
verbunden 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 als solche erkennbar
ist. Bei Türseitenverkleidungen werden
dazu meist Stoffspiegel, Armauflagen oder Polsterungen so gestaltet,
dass sie von der nicht sichtbaren Seite aus betrachtet, die Funktion
eine Klappe annehmen können.
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Eine
derartige Lösung
wird in
DE 19709169 A1 beschrieben.
Das dargestellte Sicherheitssystem für den Seitenaufprall aktiviert
eine Stütze,
das heißt, eine
obere Abdeckung einer Türseitenverkleidung durch
die kinetische Energie des Airbags. Gleichzeitig wird die Polsterung
wie eine Klappe um einen unteren Angelpunkt in Richtung Insassen
gedreht, um den Weg für
den sich entfaltenden Airbag freizugeben. Die Stütze oder obere Abdeckung bleibt
während
des gesamten Auslösevorgangs
mit dem sich entfaltenden Airbag verbunden und soll eine Stütze für den Kopf
oder Oberkörper
eines Insassen darstellen. Da es sich bei der oberen Abdeckung aber
ein Kunststoffbauteil handelt, welches bei der explosionsartigen
Entfaltung des Airbags eigentlich eine Gefahr für den Insassen bedeutet, weil
jeglicher Partikelflug bei Airbagsystemen aus Sicherheitsgründen absolut
ausgeschlossen werden muss, ist die Lösung in der vorliegenden Form
im Fahrzeugbau nicht einsetzbar.
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Ein
häufig
beschrittener Lösungsweg
ist der Einsatz von gezielt in der Fahrzeuginnenraumverkleidung
vorhandenen Verschwächungsbereichen.
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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. Diese Abdeckungen müssen daher auf der unsichtbaren
Seite entlang einer Sollbruchlinie geschwächt werden.
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So
wird in Dokument
US 6131945
A das Problem angesprochen, dass es bei der Auslösung des Gassacks
nicht zu definiertem und reproduzierbaren Auslöseverhalten kommt, welches
aber aus Sicherheitsgründen
von den Fahrzeugherstellern gefordert wird. Die in
US 6131945 A 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
mit dem Kunststoffträger
verbunden, 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 – beschichtetem
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
US 6131945
A und
US 5941558
A dargestellt werden, sind nur bei sichtbaren Sollbruchlinien
realisierbar. Die dargestellte Konstruktion löst zwar das Problem des Partikelfluges oder
von Schichtablösungen
zufriedenstellend, erfordert aber eine Vielzahl von Prozessschritten,
umfassend die 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 und 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. Einerseits
verteuert sich die Herstellung des Bauteils nicht unwesentlich durch
Einführung
jedes zusätzlichen
Prozessschritts, andererseits sind zudem mindestens 3 verschiedene
Materialien erforderlich, nämlich
ein Verbund aus Kunststoffen für
die Dekorschicht, die Schaumschicht und die Trägerschicht, eine Schicht aus
PVC-Nylon und ein Metalleinleger, was im Fall der Entsorgung größeren Aufwand
im Fall einer Trennung zur anschließenden Wiederverwertung aller
dieser Materialien bedeutet. 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.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Sicherheitsvorrichtung zu
schaffen, welche den Fahrzeuginsassen im Fall eines Seitenaufpralls
Schutz für
den Kopfbereich bietet. Die Sicherheitsvorrichtung funktioniert
unabhängig
davon, ob die Seitenscheiben offen oder geschlossen sind, da sich
der entfaltende Gassack nicht an der Scheibe stützt oder die Scheibe als Führungsebene
für den
sich entfaltenden Gassack dient.
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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 optionalen
Verstärkungsschicht
aus Kunststoff, zustande kommt.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen unsichtbaren Verschwächungsbereich
herzustellen, entlang dessen die Innenverkleidung 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 den Kantenbereich oder in anders
gestaltete Verschwächungsbereiche
erfolgt. Der Kunststoffverbund ist dabei vorzugsweise so angeordnet,
dass er der Geometrie der Abdeckung entspricht.
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Durch
die Ausführung
der Kante des Kunststoffverbundes, die mehrere Umlenkungen vorsieht, welche
einen Verschwächungsbereich
ausbilden 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 Freiheitsgrade
für die
Auswahl des Interieurdesigns. Mit der in der Erfindung vorgestellten
Geometrie der Verschwächungsbereiche,
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 verzichten.
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Ablösungen der
Dekorschicht treten bei dem Verfahren nach der Lehre dieser Erfindung
nicht auf weil die Verschwächung
außerhalb
der Dekorschicht angeordnet sein kann.. Somit kann verhindert werden,
dass während
der Auslösung
eines Gassacks Partikel ins Fahrzeuginnere gelangen und durch die explosionsartige
Beschleunigung zur Gefährdung der
Fahrzeuginsassen führen
können.
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Der
Bereich der Türseitenverkleidung,
welcher den Gassack aufnimmt, weist im Schnitt einen annähernd horizontalen
Bereich, einen stark gekrümmten
Bereich und einen im wesentlichen vertikalen Bereich auf. Die Türseitenverkleidung
besteht dabei mindestens aus einer Kernschicht, der schon genannten
Trägerschicht,
und weist optionale Schaum- und/oder Dekorschichten auf. Alle Schichten
haften untereinander und zeigen somit ein ähnliches Schnittbild mit Schichtquerschnitten,
welche voneinander abweichen können.
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Die
Kernschicht besteht beispielsweise aus Polypropylen, kann aber Verstärkungsschichten
enthalten oder mit Verstärkungsschichten
verbunden sein, In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht
die Kernschicht oder Kunststoffträgerschicht 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
ermöglicht
letztendlich auch eine recyclinggerechte Materialauswahl, da die
Innenraumverkleidung fast ausschließlich aus Polypropylen hergestellt werden
kann und somit ein Monomaterialkonzept realisiert werden kann.
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Je
nach der Materialauswahl der Kunststoffträgerschicht bieten sich folgende
Alternativen: die Verstärkungsschicht
wird in die Kunststoffträgerschicht
eingebettet oder mit der Kunststoffträgerschicht 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 Verstärkungsschicht
den Kräften
des sich entfaltenden Gassacks standhalten muss, enthält sie zumindest
teilweise ein reißfestes
Material, welches als Gewebe, Metalleinleger, Gewirke, Gitter, Geflecht
oder Gelege aus einem faserverstärkten Polypropylen
oder Kunststoffmaterial mit vergleichbaren Eigenschaften ausgeführt sein
kann. Der nötige
innige Verbund mit der Verstärkungsschicht
wird durch durch Verkleben, Verpressen oder Verschweißen oder
Kombinationen dieser Verfahren erreicht.
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Das
reißfeste
Material übernimmt
gleichzeitig die Wirkung eines Scharniers, daher ist es zumindest
an einem Ende mit der Kunststoffträgerschicht verbunden. Dieser
Verbund muss den Zugkräften standhalten,
welche durch die Explosion des sich entfaltenden Gassacks auf den
gesamten Bereich wirken, welcher als Abdeckung des Luftsacks fungiert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das reißfeste Material um ein Befestigungselement
gewickelt, welches mit der Kunststoffträgerschicht 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 mit dem Kunststoffträgermaterial.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
wird eine so große
Fläche
des Innenbereichs der Kunststoffträgerschicht mit dem reißfesten
Material belegt und durch eine der oben genannten Verbindungstechniken
verbunden, dass allein die Haltekräfte, welche aus der Verbindung
von Kunststoffträgerschicht
mit der Verstärkungsschicht
aus reißfestem Material
resultieren, ein Versagen der Klappe ausschließlich entlang der dafür vorgesehenen
Versagenslinien gewährleisten.
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Um
die Aufgabe zu erfüllen,
einen definierten Anriss und Rissfortschritt zu gewährleisten,
folgt die Verschwächung
im wesentlichen dem Umriss der Begrenzung der Verstärkungsschicht.
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Sicherheitsvorrichtungen
im Fahrzeug sollen nicht nur Frontalzusammenstöße so weit dämpfen oder
kompensieren, dass größere Verletzungen
der Passagiere ausgeschlossen werden können, sondern auch bei einem
Seitenaufprall einen vergleichbaren Schutz bieten.
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Zu
der Lösung
dieses Problems wurden Sicherheitseinrichtungen geschaffen, welche
einen oder mehrere Gassäcke
aus dem Dachbereich eines Fahrzeugs entfalten. Wenn allerdings dieser
Dachbereich fehlt, wie bei halboffenen Fahrzeugen vom Typ Cabriolet,
muß diesem
Sicherheitsbedürfnis
Rechnung getragen werden, indem man Gassäcke in den Bereich der Türseitenverkleidung
integriert. Das Öffnungsverhalten
eines derartigen Gassacks erfolgt spiegelgleich zu den bekannten
vorhangartigen Gassäcken.
Durch die Verwendung eines zwischen Türinnenblech und Türseitenverkleidung
angeordneten Airbagmoduls, welcher unter mindestens einer Verschwächungsstruktur
in einem oberen Bereich der Türseitenverkleidung
angeordnet ist und aufgrund eines den Airbag auslösenden Seitenaufpralls
ein Versagen der Türseitenverkleidung
entlang dieser Verschwächungsstruktur
und einen Austritt des Airbags in den Fahrzeuginnenraum zur Folge
hat. Der Airbag nimmt dabei eine Position zwischen der Seitenscheibe
und dem Kopf des Passagiers ein. Die Seitenscheibe ist für die Führung des
sich entfaltenden Airbags nicht erforderlich. Der Airbag selbst
kann eine Serie von Nähten
aufweisen, welche die Auslöserichtung
nachträglich
beeinflussen.
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1 ist ein Schnitt durch
eine Gassackabdeckung in einer ersten Ausführungsform
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2 ist ein Schnitt durch
eine Gassackabdeckung in einer ersten Ausführungsform bei teilweise ausgelöstem Gassack
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3 ist ein Schnitt durch
eine Gassackabdeckung in einer ersten Ausführungsform bei vollständig ausgelöstem Gassack
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4a ist eine perspektivische
Sicht der Gassackabdeckung nach der zweiten Ausführungsform
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4b ist eine perspektivische
Sicht der Gassackabdeckung nach der ersten Ausführungsform bei teilweiser Auslösung des
Gassacks
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5 ist ein Schnitt durch
eine Gassackabdeckung in einer zweiten Ausführungsform
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6 ist ein Schnitt durch
eine Gassackabdeckung in einer zweiten Ausführungsform bei teilweise ausgelöstem Gassack
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7 ist ein Schnitt durch
eine Gassackabdeckung in einer zweiten Ausführungsform bei ausgelöstem Gassack
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8 ist ein Schnitt durch
eine Gassackabdeckung in einer dritten Ausführungsform
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9 ist ein Schnitt durch
eine Gassackabdeckung in einer dritten Ausführungsform bei teilweise ausgelöstem Gassack
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10 ist ein Schnitt durch
eine Gassackabdeckung in einer dritten Ausführungsform bei ausgelöstem Gassack
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11a ist eine perspektivische
Sicht der Gassackabdeckung nach der zweiten Ausführungsform
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11b ist eine perspektivische
Sicht der Gassackabdeckung nach der ersten Ausführungsform bei teilweiser Auslösung des
Gassacks
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12 ist ein Schnitt durch
eine Gassackabdeckung in einer vierten 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 zumindest aus einer
Dekorschicht 8 und einer Kunststoffträgerschicht 5. Diese Kunststoffträgerschicht
selbst kann als Schaumschicht ausgebildet sein, wenn dem Wunsch
nach Gewichtsreduktion Rechnung getragen werden soll. Eine derartige
Schaumschicht 7 besteht bevorzugt aus expandiertem Polypropylen,
welches ausreichende Festigkeit aufweist, um als Trägermaterial
zu dienen, wie in 5, 6, 7 gezeigt wird.
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In
der in 1 dargestellten
Variante besteht die Dekorschicht 8 aus einer Folie oder
Formhaut, die hinterschäumt
wird, beispielsweise mit Polyurethanschaum. Weil der Polyurethanschaum
gute Haftungseigenschaften aufweist, nimmt die Schaumschicht 7 neben
ihren haptischen Eigenschaften auch die Funktion einer Klebeschicht
für die
Dekorschicht 8 auf der Kunststoffträgerschicht 5 wahr.
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Im
Bereich der Gassackabdeckung 2 sollte die Innenraumverkleidung
verstärkt
werden, um den Kräften
stand zu halten, die im Fall der Auslösung des Gassacks auf die Abdeckung
wirken, da diese Kräfte
wesentlich größer sind
als die beim Betrieb des Fahrzeugs auftretenden Kräfte, welche
die Grundlage für
die Auslegung der Innenraumverkleidung darstellen. Diese Verstärkung 9 erhält den Zusammenhalt
der Gassackabdeckung während
und nach der Auslösung
der Sicherheitseinrichtung und der damit verbundenen explosionsartigen
Entfaltung des Gassacks. Zudem weist die Abdeckung als Begrenzung
einen oder mehrere Verschwächungsbereiche 4 auf,
welche als Sollbruchstelle oder Sollbruchlinie ausgeführt sind.
Die Hauptfunktion dieser Verschwächungen
ist die Verringerung des Widerstandes der Gassackabdeckung und ihre
leichtere Abtrennung vom Bereich 11. Auf die Verschwächungen
wird in 4a und 4b näher eingegangen. Die Verstärkung 9 verhindert
zudem, dass sich die Verschwächungen,
welche die Verschwächungsbereiche 4 bilden,
nicht als Folge von Stößen auf
die Innenraumverkleidung abzuzeichnen beginnen oder es zu einer
Beschädigung
der Dekorschicht kommt. 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.
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Wenn
nun, wie in 1 dargestellt,
der als Schusskanal 3 dienende Teil eines Seitenblechs
oder einer Innenverkleidung und in seiner Verlängerung das Gassackmodul 6 in
einem Winkel zu der inneren Oberfläche 15 angeordnet
sind, welcher von 90° abweicht,
dienen das Einlegeelement und das reißfeste Material der Verstärkung 9 als
Lastverteilungselement, weil die unterschiedlichen Abstände zwischen der äußeren Oberfläche des
Gassackmoduls und der inneren Oberfläche der Kunststoffträgerschicht 15 ausgeglichen
werden. Der Abstand zwischen der äußeren Oberfläche der
Verstärkung 17 und
der äußeren Oberfläche des
Gassackmoduls bleibt somit zumindest näherungsweise konstant. Mit
einem derartigen Lastverteilungselement können gleichzeitig die Abstände zwischen
Gassackmodul 6 und innerer Oberfläche 15 der Innenraumverkleidung
weitgehend frei variiert werden, weil die Geometrie der Verstärkung beliebig
angepasst werden kann. Die Verstärkung 9 besteht
in dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
aus einem Schaumstoff 10, beispielsweise einem Hartschaum,
wie EPP (expandiertes Polypropylen). Damit dieser Schaumstoff 10 auf der
Kunststoffträgerschicht
haftet, wird er mit einem reißfesten
Material 19 zumindest teilweise ummantelt.
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2 zeigt den Zeitpunkt, zu
welchem der Gassack teilweise entfaltet ist. In diesem Schnitt wird deutlich,
dass die Verstärkung
auch zur Führung
des Gassacks dienen kann. Durch diese Führung und den ortsfesten Schusskanal 3 wird
eine Drehbewegung der gesamten Gassackabdeckung eingeleitet. Gleichzeitig
reißt
die Gassackabdeckung an den in diesem Schnitt nicht sichtbaren Verschwächungsbereichen 4 auf.
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Im
Gegensatz zu 1 wird
eine Verstärkung 9 dargestellt,
welche aus einem reißfesten
Material 19 als Ummantelung und aus einem Bauteil in Verbundbauweise 14 besteht,
welches sandwichartig aufgebaut ist. Das Bauteil in Verbundbauweise 14 besteht
beispielsweise aus einer Kernschicht 13, welche eine Wabenstruktur
oder Schaumstruktur aufweist und mindestens je einer versteiften
Schicht 12, welche beispielsweise durch Einlage von Fasern eine
harte, starre Oberfläche
erhält.
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Der
Gassack übt
eine Druckkraft auf die Gassackabdeckung aus, sodass sie sich aus
dem Einhängmechanismus 20 ausklinken
kann.
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Die
Befestigung des Einlegeteils, welches als Verstärkung 9 der Gassackabdeckung 2 ausgebildet
ist, kann auch an einer nicht dargestellten Befestigungsvorrichtung
erfolgen. Die Verstärkung 9 klappt
bei Auslösung
des Gassacks um eine Drehachse 23, welche am Endpunkt eines
Verschwächungsbereichs 4 oder
in einer Verlängerung
desselben angesiedelt sein kann. Um eine weitgehend widerstandsfreie
Drehung um diese Drehachse zu gewährleisten, wird eine Ausnehmung 24 in
der Kunststoffträgerschicht 5 vorgesehen.
Wie in 1-3 dargestellt ist, kann die Ausnehmung 24 auch
dekorativen Zwecken dienen und als Designelement ausgebildet sein.
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3 zeigt den Zeitpunkt, zu
welchem der Gassack vollständig
entfaltet ist. Der Winkel zwischen Schusskanal 3 und Gassackabdeckung 2 hat sich
weiter vergrößert.
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Das
dargestellte Öffnungsverhalten
des Gassacks ist unabhängig
von der Position der Scheibe 26. Der Gassack enthält mindestens
eine Naht 21, welche eine teilweise Einschnürung des
Gassacks zur Folge hat. Somit stabilisiert sich der Entfaltungsvorgang
um diese Naht und eine Führung
des Gassacks entlang einer Oberfläche, wie beispielsweise der
Scheibe, entfällt.
Aus diesem Grund spielt es keine Rolle, ob die Scheibe bei einer
aufprallbedingten Auslösung
des Gassacks offen oder geschlossen ist.
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4a zeigt eine Ansicht der
Gassackabdeckung und eines Teils der Innenraumverkleidung in perspektivischer
Darstellung. In der in 4a dargestellten
Variante ist die Form des Gassackmoduls so gestaltet, dass sie im
wesentlichen der Kontur der inneren Oberfläche der Kunststoffträgerschicht 15 folgt.
Somit kann in dieser Variante auf eine zusätzliche Verstärkung verzichtet
werden.
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4b zeigt eine Ansicht der
Gassackabdeckung und eines Teils der Innenraumverkleidung in perspektivischer
Darstellung, wobei in diesem Fall die Wirkung einer Verstärkung nach 1, 2, 3 gezeigt
werden soll. Der sich entfaltende Gassack 18 übt eine
Druckkraft auf die Verstärkung
und auf den Einhängemechanismus
oder das Befestigungselement 20 aus. Diese Druckkraft bewirkt
ein Aushängen
dieses Einhängemechanismus
oder Befestigungselements 20 bei gleichzeitiger Einleitung
von Schub- und Biegespannungen in jeden Verschwächungsbereich 4. Durch
diese Schub- und Biegespannungen versagt die Gassackabdeckung 2 entlang
des oder der Verschwächungsbereiche 4.
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Die
Verschwächungsbereiche
können
Perforationen sein, welche durch einen Bohrvorgang auf das Kunststoffträgermaterial
aufgebracht werden. Alternativ dazu kann es sich auch um Bereiche
geringeren Querschnitts handeln, welche im bereits bei der Herstellung
der Kunststoffträgerschicht
vorgesehen werden. Wenn es sich bei der Kunststoffträgerschicht
um ein Teil handelt, welches im Spritzgießverfahren hergestellt wurde,
kann im Spritzgießwerkzeug
ein Bereich verminderten Querschnitts vorgesehen werden, welcher
dann den oder die Verschwächungsbereiche
ausbildet. Alternativ dazu kann vorgesehen werden, die Verschwächungsbereiche nachträglich durch
ein Verfahren, welches die Energie von Laserstrahlen nutzt, oder
durch ein spanabhebendes Verfahren, wie beispielsweise ein Fräsverfahren,
herzustellen.
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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 der Verstärkung besteht
darin, bei Öffnung
der Abdeckung Materialablösungen
und daraus resultierenden Partikelflug sicher zu vermeiden.
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5 zeigt einen Schnitt durch
eine zweite Ausführungsvariante
einer Fahrzeuginnenverkleidung. Anstatt der Kunststoffträgerschicht
und der Schaumschicht wird eine einzige Schaumschicht verwendet,
die gleichzeitig die Eigenschaften der Kunststoffträgerschicht 5 übernimmt.
Als Trägerschicht eignet
sich insbesondere ein expandiertes Polypropylen. Gerade im Fall
der Verwendung von expandiertem Polypropylen (EPP) entsteht ein
relativ grosszelliger Schaum, dessen Haftung mit der Dekorschicht 8,
je nach eingesetzter Materialkombination nicht ausreicht, um einen
dauerhaften Verbund von EPP Schicht 5 und Dekorschicht 8 zu
gewährleisten.
Daher kann die EPP-Schicht noch von einer weiteren, feinzelligen
Schaumschicht 7 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.
Diese Zwischenschicht besteht vorzugsweise ebenfalls aus geschäumtem PP,
kann aber auch andere Materialien, wie Polyethylen (PE) enthalten.
In einer weiteren Ausführungsform
kann diese Schicht auch als textile Schicht ausgeführt sein.
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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 5 gezeigt wird, beispielsweise
aus einem Einlageteil aus EPP oder expandiertem EPP welches mit
einem faserverstärkten
Kunststoff 12, einem Kunststoffformteil 13 mit einem eingeschäumten oder
eingebetteten Gewebe oder einer Matte oder einem Metallgitter zumindest teilweise
ummantelt wird. Bei einer Schichtdicke von 10 mm kann die Einbettung
einen Querschnitt von bis zu 4 mm umfassen. Diese Einbettung kann
einerseits durch ein zumindest partielles Umschäumen der Verstärkung 9 und
andererseits durch Verschweißen
der Verstärkung
mit dem EPP Träger
erfolgen. 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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6 ist ein Schnitt durch
eine Gassackabdeckung in einer zweiten Ausführungsform bei teilweise ausgelöstem Gassack.
In dieser Variante ist die Verstärkung
als ein von der Kunststoffträgerschicht
separates Bauteil ausgeführt.
Wie in 5 besteht die
Kunststoffträgerschicht
aus EPP, hier soll gezeigt werden, dass beispielsweise eine derartige Verstärkung noch
nachträglich
angebracht werden kann, wenn beispielsweise ein anderes Gassackmodul
verwendet werden soll.
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7 ist ein Schnitt durch
eine Gassackabdeckung in einer zweiten Ausführungsform bei ausgelöstem Gassack.
Da die Ausführungsform
der in 3 beschriebenen
Ausführungsform
entspricht und die Funktionsweise sich durch die Änderung
des Materials der Kunststoffträgerschicht
nicht wesentlich ändert,
weil das Einlegeteil 10 im gleichen Verfahrensschritt wie der Rest
der Kunststoffträgerschicht
erzeugt wird, soll auf diese Figur nicht mehr im Detail eingegangen
werden. Anzumerken ist noch, dass durch die geringe Reißfestigkeit
des EPP in jedem Fall eine Verstärkung 9 vorgesehen
werden muß.
Diese Verstärkung 9 ist
wie in den vorhergehenden Beispielen als netzartige, gitterartige
oder faserartige Matte oder Vlies ausgeführt, welches mit dem EPP durch
Verschweißen,
Verkleben oder Einschäumen
fest verbunden wird.
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8 ist ein Schnitt durch
eine Gassackabdeckung in einer dritten Ausführungsform. In dieser Variante
besteht die Fahrzeuginnenraumverkleidung aus einer einzigen Schicht,
nämlich
der Kunststoffträgerschicht 5.
Diese Trägerschicht
ist vorteilhafterweise als Spritzgießteil ausgeführt. Anstatt
der Spritzgussträgerschicht
kann auch eine Trägerschicht
aus naturfaserverstärktem
PP oder Holzfaserformstoff verwendet werden.
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Um
zu vermeiden, dass bei jeder Änderung der
Oberflächengeometrie
der Innenraumverkleidung 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 (im
Schnitt nicht sichtbar, aber ähnlich 4a oder 4b) von der Innenraumverkleidung zumindest
teilweise abgetrennt, und die Verstärkung 9 erstreckt
sich zumindest über einen
großen
Bereich der Gassackabdeckung 2 wobei der Abstand 25 zwischen
der äußeren Oberfläche 17 der
Verstärkung 9 und
der äußeren Oberfläche 16 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 15 der
Kunststoffträgerschicht
im Bereich der Gassackabdeckung verteilt. Diese gleichmäßige Verteilung
der Kraft ist somit gerade dann gewährleistet, wenn der Abstand
zwischen der inneren Oberfläche
der Kunststoffträgerschicht 15 im
Bereich der Gassackabdeckung und der äußeren Oberfläche 16 des
Gassackmoduls 6 variabel ist.
-
Durch
das Teil als Verstärkung
dienende Einlegeteil 10 werden unterschiedliche Abstände 27 der äußeren Oberfläche der
Verstärkung 17 zu
der inneren Oberfläche
der Kunststoffträgerschicht 15 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 orthogonalen Koordinatensystems – mit der
x-Richtung als gedachter Fahrtrichtung des Fahrzeugs – ändern kann,
sondern sich der Abstand 25 der äußeren Oberfläche der
Gassackabdeckung 16 von der äußeren Oberfläche der
Verstärkung 17 entlang
einer zweiten Schnittebene, die im wesentlichen normal zu der ersten
Schnittebene angeordnet ist und durch einen beliebigen Punkt des
Einlegeteils verläuft,
verändern
kann. Diese zweite Schnittebene enthält die y-Koordinate, die normal
zur Fahrtrichtung verläuft. Derselbe
Abstand 25 kann sich auch gleichzeitig in der x-z Schnittebene
verändern.
Somit kann die Dicke des Einlegeteils in jedem beliebigen Punkt
der Oberfläche 15 unterschiedlich
sein.
-
Bei
Entfaltung des Gassacks öffnet
sich die Gassackabdeckung entlang einer Entfaltungsrichtung 28.
Die Gassackabdeckung 2 bleibt während des ganzen Öffnungsvorgangs
mit der Verstärkung 9 und
dem von einem reißfesten
Material 19 zumindest teilweise eingeschlossenen Einlegeteil 10 verbunden.
Der Drehpunkt 23 kann im Bereich einer Ausnehmung liegen,
welche aus dekorativen oder herstellungstechnischen Gründen vorgesehen
ist (beispielsweise Übergang
zur Armauflage). Die Gassackabdeckung wird dabei über das
an der äußeren Oberfläche 17 des
Einlegeteils 10 angebrachte reißfeste Material 19 daran
gehindert, sich von der Oberfläche
der Innenraumverkleidung abzulösen.
Das reißfeste
Material 19 kann gleichzeitig die Wirkung eines Scharniers übernehmen,
daher ist es zumindest an einem Ende mit der Kunststoffträgerschicht 5 verbunden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das reißfeste Material 19 um
ein Befestigungselement 29 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. 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.
-
9 ist ein Schnitt durch
eine Gassackabdeckung in einer dritten Ausführungsform bei teilweise ausgelöstem Gassack.
-
10 ist ein Schnitt durch
eine Gassackabdeckung in einer dritten Ausführungsform bei ausgelöstem Gassack
Die Entfaltung des Gassacks erfolgt ähnlich wie in den vorherigen
Ausführungsbeispielen und
für die
Details wird auf die 4a, 4b verwiesen. Das Einlegeteil 10 kann
im Bereich der Verschwächungen 4 in
diese eingreifen. Somit entfalten die Endbereiche des Einlegeteils
eine Keilwirkung wodurch die Scherspannungen in den Verschwächungspunkten
oder Sollbruchlinien schlagartig überwunden werden und ein exakter
Anriss und Rissfortschritt erfolgt. Somit hat das Einlegeteil 10 neben der
Funktion als Lastverteilungselement auch eine Scharnierfunktion
entlang aller seitlichen Verschwächungsbereiche 4.
Um sicherzustellen, dass die Gassackabdeckung und das Einlegeteil
als Einheit öffnen,
wird das Einlegeteil 9 mit einer Schicht aus reißfestem
Material 19 versehen, wie schon im ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde. Dabei kann es sich um dieselbe Verstärkungsschicht 9 handeln oder
auch um eine oder mehrere unabhängig
davon angebrachte Schichten.
-
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. Diese
vereinfachte Verfahrensvariante ist möglich, weil es sich bei den
Seitenbereichen um unsichtbare Teile handelt, an welche keine besonderen
Anforderungen in bezug auf Oberflächengüte gestellt werden.
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11a ist eine perspektivische
Ansicht der in den 8-10 dargestellten Ausführungsformen. Insbesondere
werden Seitenbereiche 30 verwendet, welche zur Führung des
Luftsacks und zur Trennung von anderen Bereichen der Innenverkleidung
verwendet werden.
-
Um
ein Ablösen
der Seitenbereiche 30, welche in der Schnittdarstellung
nach 9 nicht sichtbar
sind, bei Auslösung
des Gassacks zu verhindern, kann auf den dem Gassackmodul zugewendeten Oberflächen ein
zusätzliches
Gewebe, Gewirke oder Gelege 31 aufgepresst, aufgeschweißt oder
aufgeklebt werden. Dieses Gewebe besteht aus kunststoffummantelten
Fasern, welche im Fall der Verschweißung zumindest teilweise mit
den Seitenbereichen 30 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
aufgebaut ist.
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Alternativ
kann das Gewebe auch schon während
des Herstellungsprozesses der Seitenbereiche 30 mit eingepresst
werden. Das Gewebe kann mit dem Schusskanal 3 oder mit
einem seitlichen Führungsbereich
für den
Gassack fest verbunden sein. Somit wirkt das Gewebe als Versteifungselement
für die
Seitenbereiche.
-
In 11b ist unter anderem ein
Einlageelement 9 dargestellt, welches genau der Form des Gassacks
im Negativ entspricht.
-
Die
Oberfläche
des Einlegeelements 9 kann auch eine Krümmung aufweisen, welche an
die Krümmung
der Oberfläche 16 des
Gassackmoduls 6 angepasst ist. Durch diese präzise Ausgestaltung, bei
welcher der Abstand 25 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 großflächigen Ablösungen der
Dekorschicht entgegengewirkt werden.
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12 ist ein Schnitt durch
eine Gassackabdeckung in einer vierten Ausführungsform. Diese Gassackabdeckung
ist für
eine Seitentür
eines Fahrzeugs bestimmt. Das Gassackmodul 6 ist im obersten
Bereich dieser Seitentür
angebracht. Es wird von einer Gassackabdeckung 2 geschützt, welche
als Teil der Innenraumverkleidung ausgebildet ist. In diesem Fall
sind nur die Seitenbereiche 30 mit der Innenraumverkleidung
verbunden und weisen dementsprechend Verschwächungsbereiche auf. Ein Teil
der Drehbewegung der Gassackabdeckung wird daher von dem darunterliegenden
Teil der Innenraumverkleidung 11 mitgemacht. Die Gassackabdeckung weist
eine Designnut 37 auf, welche als primäre Drehachse 23 dient.
Eine sekundäre
Drehachse 38 kann um den unteren Endbereich der Innenraumverkleidung
angeordnet sein. Ein Scharniermechanismus für ein Ablagefach wird dabei
als Anlenkbereich für
diese sekundäre
Drehachse verwendet.
-
- 1
- Innenraumverkleidung,
Kunststoffbauteil (z.B. Türseitenverkleidung)
- 2
- Gassackabdeckung
- 3
- Schusskanal
- 4
- Verschwächungsbereich
- 5
- Kunststoffträgerschicht
- 6
- Gassackmodul
- 7
- Schaumschicht
- 8
- Dekorschicht
(Haut)
- 9
- Verstärkungsschicht
der Gassackabdeckung (Einlegeteil und Gewebe)
- 10
- Einlegeteil
aus Schaumstoff oder EPP
- 11
- Innenraumverkleidung
ohne Sicherheitseinrichtung
- 12
- Faserverstärkter Kunststoff
- 13
- Wabenstruktur
- 14
- Einlegeteil
mit Sandwichstruktur
- 15
- Innere
Oberfläche
der Kunststoffträgerschicht
- 16
- Äußere Oberfläche des
Gassackmoduls
- 17
- Äußere Oberfläche der
Verstärkung
- 18
- Gassack
- 19
- Reißfestes
Material
- 20
- Einhängmechanismus
oder Befestigungselement
- 21
- Naht
- 22
- Befestigungsvorrichtung
- 23
- Drehachse
- 24
- Ausnehmung
- 25
- Abstand
- 26
- Scheibe
- 27
- Abstand
- 28
- Entfaltungsrichtung
- 29
- Befestigungselement
- 30
- Seitenbereich
- 31
- Verstärkungsschicht
in einem Seitenbereich
- 32
- Öffnung
- 33
- Befestigung
des reißfesten
Materials
- 34
- Ebener
Bereich der Kunststoffträgerschicht
- 35
- Scharniermechanismus
- 36
- Anlenkbereich
- 37
- Designnut
- 38
- sekundäre Drehachse