DE10344708A1

DE10344708A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Abdeckung für einen Airbag in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10344708A1
Application number: DE10344708A
Authority: DE
Inventors: Philipp KRÖLL; Thomas Klisch
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-04-14
Also published as: US20060163775A1; JP2007506576A; WO2005032794A1; EP1663613A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Abdeckung für einen Airbag in einem Kraftfahrzeug, bei dem ein Trägerbauteil aus Kunststoff durch Spritzgießen ausgeformt wird, das mit Schwächungs-Nuten versehen wird, die den Austritt des Airbags ermöglichende Klappen begrenzen, und das Trägerbauteil auf seiner vom Airbag abgekehrten Außenseite mit einem Obermaterial versehen wird. Dabei ist vorgesehen, dass das Trägerbauteil nach dem Spritzgießen im noch plastisch verformbaren Zustand durch Heißprägen mit den Nuten versehen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Abdeckung für einen Airbag in einem Kraftfahrzeug, bei dem ein Trägerbauteil aus Kunststoff durch Spritzgießen ausgeformt wird, das mit Schwächungs-Nuten versehen wird, die den Austritt des Airbags ermöglichende Klappen begrenzen, und das Trägerbauteil auf einer vom Airbag abgekehrten Außenseite mit einem Obermaterial versehen wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Bei einem in der EP 0 586 222 A2 beschriebenen gattungsgemäßen Verfahren wird das Trägerbauteil beim Spritzgießen mit den Schwächungs-Nuten versehen. Zur Durchführung dieses bekannten Verfahrens dient eine Spritzgießeinrichtung mit zwei relativ zueinander bewegbaren Formhälften, die im geschlossenen Zustand einen der Form des Trägerbauteils entsprechenden Hohlraum begrenzen. Dabei ist die die Innenseite des Trägerbauteils begrenzende Formhälfte mit dem Verlauf der Nuten entsprechenden Rippen mit V-förmigem Querschnitt versehen. Diese Formhälfte weist mehrere Öffnungen zum Einspritzen des erhitzten und verflüssigten Kunststoffs auf. Beim Einspritzen des Kunststoffs geht das Obermaterial mit dem Trägerbauteil eine dauerhafte Verbindung ein. Durch die vorspringenden Rippen wird die Dicke des Trägerbauteils örtlich verringert, um eine Schwächungslinie bzw. Sollbruchstelle zu erzielen. Durch diese örtliche Verringerung des Querschnitts des Formhohlraums wird aber die Ausbreitung des eingespritzten flüssigen Kunststoffs behindert. Dies hat zur Folge, dass sich der eingespritzte Kunststoff nicht über die Rippe hinweg in dem Formhohlraum ausbreitet, sondern dass vielmehr die durch verschiedene Öffnungen eingespritzten Kunststoffströme im Bereich des verringerten Querschnitts aufeinandertreffen. Durch diese Fließfront ergibt sich eine inhomogene Verbindung der Kunststoffströme mit nicht definierter Festigkeit. Die Festigkeit der Trägerplatte im Bereich der Nuten unterliegt daher Schwankungen, so dass das Aufbrechverhalten der Trägerplatte beim Auslösen des Airbags uneinheitlich ist. Dies ist aber aus Sicherheitsgründen nicht hinnehmbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren dahingehend zu verbessern, dass die Festigkeit des Trägerbauteils im Bereich der Nuten und damit das Aufbrechverhalten definierbar und einheitlich ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Trägerbauteil nach dem Spritzgießen im noch plastisch verformbaren Zustand durch Heißprägen der Nuten versehen wird. Da sich der in den Formhohlraum eingespritzte flüssige Kunststoff ungehindert ausbreiten kann, wird eine homogene Matrix für das Trägerbauteil erhalten. Dadurch, dass die Nuten durch Heißprägen dieser Matrix erzeugt werden, ist eine definierte und einheitliche Bruchfestigkeit des Trägerbauteils im Bereich der Nuten gewährleistet.
Bei dem aus der EP 0 586 222 A2 bekannten Verfahren werden die Nuten auf der dem Airbag zugekehrten Innenseite des Trägerbauteils ausgebildet. Die Nut zeichnet sich daher nicht am Obermaterial ab, d. h. ihr Verlauf ist von der Außenseite nicht erkennbar. Die Ausbildung der Nuten auf der Innenseite des Trägerbauteils ist aber in festigkeitstechnischer Hinsicht nachteilhaft. Beim Auslösen des Airbags wird das Trägerbauteil zunächst verformt, d. h. nach außen aufgewölbt, wobei sich die V-förmigen Nuten zunehmend schließen. Im Bereich der durch die Nuten definierten Schwächungslinien des Trägerbauteils entsteht daher keine das Aufbrechen begünstigende Kerbwirkung. Eine solche Kerbwirkung entsteht vielmehr dann, wenn von der Außenseite her eine Kraft auf das Trägerbauteil ausgeübt wird. Wenn es sich bei dem Trägerbauteil um eine Türverkleidung handelt, dann kann dies beim Schließen der Tür erfolgen, wenn die Türverkleidung auf ein Körperteil des Insassen, beispielsweise das Knie, auftrifft. In einem solchen Fall besteht daher die Gefahr, dass das Trägerbauteil wegen der im Bereich der Nuten auftretenden Kerbwirkung bricht.
Gemäß einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher vorgesehen, dass die Nuten auf der Außenseite des Trägerbauteils ausgebildet werden, dass auf diese Seite des Trägerbauteils eine die Nuten verdeckende Schaumplatine aufgebracht wird, und dass auf die Schaumplatine das Obermaterial aufgebracht wird. Durch diese Maßnahmen wird einerseits erreicht, dass die das Aufbrechen des Trägerbauteils begünstigende Kerbwirkung dann auftritt, wenn beim Auslösen des Airbags auf die Innenseite des Trägerbauteils eine Kraft ausgeübt wird. Andererseits ist gewährleistet, dass sich die Nuten nicht durch das Obermaterial abzeichnen und ihr Verlauf von der Außenseite her nicht erkennbar ist. In herstellungstechnischer Hinsicht ist es vorteilhaft, wenn die Schaumplatine und das Obermaterial im Presskaschierverfahren mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs mit dem Trägerbauteil bzw. miteinander verbunden werden.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt, wie aus der EP 0 566 222 A2 bekannt, eine Spritzgießeinrichtung mit zwei relativ zueinander bewegbaren Formhälften, die im geschlossenen Zustand einen der Form des Trägerbauteils entsprechenden Hohlraum begrenzen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in die die Außenseite des Trägerbauteils begrenzende Formhälfte ein die Nuten ausformender Prägestempel integriert ist, dem eine Zustelleinrichtung zugeordnet ist. Nach dem Einspritzen des flüssigen Kunststoffs wird der Prägestempel in die noch flüssige Matrix eingefahren und die für die nötige Schwächungskontur maßgeblichen Nuten werden ausgebildet. Die Zustelleinrichtung umfaßt vorteilhafter weise einen Keilantrieb, was einen überaus genauen Zustellhub des Prägestempels ermöglicht. Die Ausbildung der Schwächungskontur in der plastisch verformbaren Matrix des Trägerbauteils kann daher mit großer Genauigkeit und Wiederholbarkeit erfolgen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
1 eine ausschnittsweise Draufsicht auf ein Trägerbauteil einer Abdeckung für einen Airbag,
2 einen Querschnitt durch die fertige Abdeckung entsprechend der Linie II-II in 1, und
3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung der Abdeckung.
Die 1 zeigt eine Draufsicht auf die vom Airbag abgekehrte Außenseite eines Trägerbauteils 1. Das Trägerbauteil 1 ist im Spritzgießverfahren aus Kunststoff hergestellt, und es sind mehrere Einspritzmarken 2 erkennbar. Wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird, wird das Trägerbauteil 1 im Verlauf seiner Herstellung an der Außenseite mit Nuten 3 versehen, die einen V-förmigen Querschnitt haben. Im Bereich der Nuten 3 ist der Querschnitt des Trägerbauteils 1 geschwächt, so dass Bruchlinien entstehen. Die Nuten 3 begrenzen zwei Bereiche 4, die den Austritt des (nicht gezeigten) Airbags ermöglichende Klappen 4 bilden. Die beiden Klappen 4 können nach dem Aufbrechen des Trägerbauteils 1 im Bereich der Nuten 3 nach außen verschwenkt werden. Zur Erleichterung dieser Verschwenkbarkeit kann das Trägerbauteil 1 auf der Innenseite in dem Bereich zwischen den Nuten 3 mit einer Nut versehen sein.
Wie aus 2 hervorgeht, ist eine Schaumplatine 5 auf der mit Nuten 3 versehenen Außenseite des Trägerbauteils 1 angeordnet, und ein Obermaterial 6, wie z. B. Leder ist auf der Außenseite der Schaumplatine 5 angeordnet. Die Schaumplatine 5 verhindert, dass sich die Nuten 3 am Obermaterial 6 abzeichnen. Die Schaumplatine 5 und das Obermaterial 6 können im Presskaschierverfahren mit dem Trägerbauteil 1 bzw. miteinander verbunden werden. Zu diesem Zweck kann die Schaumplatine 5 auf beiden Seiten mit einem thermisch aktivierbaren Klebstoff beschichtet sein. Diese Klebstoffschichten können nacheinander erhitzt und aktiviert werden, so dass die Schaumplatine 5 durch Heißpressen zunächst mit dem Trägerbauteil 1 und anschließend mit dem Obermaterial 6 verbunden werden kann.
Wenn beim Auslösen des Airbags auf die Innenseite des Trägerbauteils 1 eine Kraft ausgeübt wird, dann wird dieses zunächst nach außen aufgewölbt, wobei in dem durch die Nuten 3 geschwächten Bereich eine Kerbwirkung auftritt. Sobald die von dem Airbag ausgeübte Kraft einen vorbestimmten Wert übersteigt, reißt das Trägerbauteil 1 entlang den durch Nuten 3 definierten Schwächungslinien, und die beiden Klappen 4 öffnen sich nach außen, so dass der Airbag in den Innenraum eines Kraftfahrzeugs austreten kann, um die Insassen vor einem Aufprall zu schützen. Es ist erkennbar, dass die gezeigte Abdeckung für einen im Bereich des Lenkrads oder der Instrumententafel oder einer Tür angeordneten Airbag gleichermaßen geeignet ist.
In 3 ist eine Vorrichtung zur Herstellung des Trägerbauteils 1 schematisch dargestellt. Diese Vorrichtung umfaßt eine Spritzgießeinrichtung mit einer oberen und einer unteren Formhälfte 7 und 8. Die untere Formhälfte 8 ist gegenüber der oberen Formhälfte 7 abstandsveränderlich angeordnet, und es ist ihr eine (nicht gezeigte) Antriebseinrichtung zugeordnet. In der unteren Formhälfte 8 sind mehrere Einspritzkanäle 9 ausgebildet, von denen nur einer gezeigt ist. Die beiden Formhälften 7 und 8 begrenzen einen der Form des Trägerbauteils 1 entsprechenden Hohlraum. In die obere Formhälfte 7 ist ein Prägestempel 10 integriert. Dieser Prägestempel ist an seiner Unterseite mit der Form und dem Verlauf der Nuten 3 entsprechenden Rippen 11 versehen. Der Prägestempel 10 ist in der oberen Formhälfte 7 rechtwinklig zur Oberseite des Trägerbauteils 1 verschiebbar gelagert und mit einer Antriebseinrichtung versehen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Oberseite des Prägestempels 10 zur seiner Verschieberichtung schräg ausgebildet, und sie liegt an einer entsprechenden Schrägfläche eines Antriebsbauteils 12 an, das rechtwinklig zur Zustellrichtung des Prägestempels 10 verschiebbar ist. Zu diesem Zweck ist dem Antriebsbauteil 12 eine Antriebseinrichtung 13 zugeordnet, die eine genau definierbare Querbewegung des Antriebsbauteils 12 ermöglicht. Ein solcher Keilantrieb ermöglicht eine mit großer Genauigkeit wiederholbare Zustellbewegung des Prägestempels 10.
Bei der Herstellung des Trägerbauteils 1 ist der Prägestempel 10 zunächst in einer solchen Höhe angeordnet, dass seine Rippen 11 nicht in den von beiden Formhälften 7 und 8 begrenzten Hohlraum hineinragen. Der in den Hohlraum eingespritze Kunststoff wird daher durch die Rippen 11 des Prägestempels 10 nicht behindert, so dass er sich frei und ungehindert ausbreiten kann. Die in dem Hohlraum von dem flüssigen Kunststoff gebildete Matrix hat daher ein homogenes Gefüge. Sodann wird der Prägestempel 10 durch entsprechendes Verschieben des Antriebsbauteils 12 nach links um ein bestimmtes Maß nach unten bewegt. Dabei dringen die an der Unterseite des Prägestempels 10 ausgebildeten Rippen 11 in die noch flüssige Matrix des Trägerbauteils 1 ein und erzeugen die als Schwächungslinien dienenden Nuten 3. Nachdem das Trägerbauteil 1 erkaltet und verfestigt ist, können die beiden Formhälften 7 und 8 voneinander getrennt werden und das Trägebauteil 1 kann entnommen werden. Wegen des homogenen Gefüges ist die Bruchfestigkeit des Trägerbauteils 1 im Bereich der Nuten 3 exakt definierbar und wiederholbar.
Das Trägerbauteil 1 wird sodann in der vorstehend beschriebenen Weise mit der Schaumplatine 5 und dem Obermaterial 6 verbunden, um die gewünschte Abdeckung zu bilden.
Für den Fachmann ist erkennbar, dass anstelle der Schaumplatine 5 auch ein anderes geeignetes Material verwendet werden kann, das gewährleistet, dass sich die Nuten 3 nicht am Obermaterial 6 abzeichnen. Ferner sind neben dem Presskaschierverfahren auch andere Verfahren anwendbar, um zur Ausbildung der fertigen Abdeckung die einzelnen Bestandteile dauerhaft miteinander zu verbinden.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Abdeckung für einen Airbag in einem Kraftfahrzeug, bei dem ein Trägerbauteil aus Kunststoff durch Spritzgießen ausgeformt wird, das mit Schwächungs-Nuten versehen wird, die den Austritt des Airbags ermöglichende Klappen begrenzen, und das Trägerbauteil auf seiner vom Airbag abgekehrten Außenseite mit einem Obermaterial versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil nach dem Spritzgießen im noch plastisch verfombaren Zustand durch Heißprägen mit den Nuten versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten auf der Außenseite des Trägerbauteils ausgebildet werden, dass auf diese Seite des Trägerbauteils eine die Nuten verdeckende Schaumplatine aufgebracht wird, und dass auf die Schaumplatine das Obermaterial aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumplatine und das Obermaterial im Presskaschierverfahren mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs mit dem Trägerbauteil bzw. miteinander verbunden werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, umfassend eine Spritzgießeinrichtung mit zwei relativ zueinander bewegbaren Formhälften (7, 8), die im geschlossenen Zustand einen der Form des Trägerbauteils (1) entsprechenden Hohlraum begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass in die die Außenseite des Trägerbauteils 1 begrenzende Formhälfte (7) ein die Nuten (3) ausformender Prägestempel (10) integriert ist, dem eine Zustelleinrichtung (12, 13) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustelleinrichtung (12) einen Keilantrieb umfaßt.