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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen aktive Polster für den Insassenunfallschutz in Kraftfahrzeugen und insbesondere die zunehmende Robustheit der Verbindung zwischen einem ausdehnbaren Blasenelement (Airbag) und einer Verkleidungswand, die separat ausgebildet sind.
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Ein aktives Polster ist ein Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung mit einer gasaufblasbaren Blase bzw Airbag zum Absorbieren von Stößen und zum Reduzieren von Verletzungen des Insassen während eines Aufpralls. Im Gegensatz zu entfaltbaren Airbag-Kissen, die hinter verschiedenen Öffnungen nach Aufblasen hervortreten, verwenden aktive Polster die Innenverkleidungsoberfläche selbst, um sich zu Beginn eines Aufprallereignisses zum Absorbieren des Aufpralls und Ableiten der Energie durch die Auswirkung eines Aufblasgases auszudehnen. Das
US-Patent 8.205.909 vom 26. Juni 2012, das hierin durch Bezugnahme darauf aufgenommen ist, offenbart ein aktives Kniepolster, das in einer Handschuhfachklappe integriert, leicht und ästhetisch ansprechend ist. Das
US-Patent 8.474.868 vom 2. Juli 2013, das ebenfalls durch Bezugnahme darauf hierin aufgenommen ist, offenbart einen typischen Aufbau, bei dem ein aktives Polster eine äußere Wand oder Verkleidungsplatte aufweist, die zu einem Fahrzeuginsassen weist und an einer inneren Wand oder Platte entlang eines abgedichteten Umfangs befestigt ist. Eine oder beide der Wände sind verformbar, um eine aufblasbare Blase bereitzustellen. Zum Beispiel kann die innere Wand einen gefalteten (z. B. akkordeonartigen) Bereich aufweisen, der sich während des Aufblasens entfaltet. Die Wände sind anfänglich, vor dem Einsatz in nicht aufgeblasenem Zustand, ein wenig voneinander beabstandet. Dies ermöglicht den Eintritt des Aufblasgases auf eine Weise, die ein gleichmäßiges Aufblasen auf der Platte erreicht.
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Die inneren und äußeren Wände eines typischen aktiven Polsters bestehen aus Formteil-Thermoplast wie Polyethylen, Polyolefin oder PVC. Sie sind in der Regel spritzgegossen, könnten aber auch blasgeformt sein. Bei separatem Formen davon, müssen die Wände hermetisch an einem Umfang abgedichtet sein, um die aufblasbare Blase zu bilden. Die Verbindung muss stark genug sein, um einem Aufreißen während des Aufblasens aufgrund hoher Druckeinwirkungen zu widerstehen.
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Ein bekanntes Verfahren zum Abdichten der Blasenwände ist das Heißschweißen, das das Erwärmen der angrenzenden Oberflächen und danach Zusammenpressen davon beinhaltet. Beispiele schließen Heizelementschweißen, IR-Schweißen und Laserschweißen ein. Ein im Allgemeinen flacher Schweißflansch wurde um den Außenumfang der inneren Wand bereitgestellt, der von einer im Allgemeinen flachen Oberfläche der äußeren Wand aufgenommen wird. Die äußere Wand und/oder inneren Oberflächen können auch hochstehende Abdichtrippen, welche die Schweißfestigkeit durch Eindringen in den und Verschmelzen mit dem Schweißflansch erhöhen, oder andere gegenüberliegende Oberflächen während des Heißschweißverfahrens aufweisen, bei dem zu schweißende Bereiche erwärmt und dann zusammengepresst werden. Trotz des Eindringens der Abdichtrippen ist das Aufreißen der Schweißnaht auch weiterhin eine mögliche Störungsstelle von aktiven Polstern.
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Die Leistung einer Schweißverbindung kann durch verschiedene Variablen beeinträchtigt werden, wie Verziehen der zu schweißenden Teile, uneinheitliche Dicke der Teile und unzureichende Temperatur oder Druck während des Schweißverfahrens. Der Bedarf an einer verbesserten Steuerung dieser Variablen führt zu erhöhten Herstellungskosten.
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Verschiedene Belastungen während des Aufblasens tragen zu einem möglichen Schweißnahtversagen bei. Aufgrund der Elastizität, die zum Herstellen einer aufblasbaren gefalteten Blasenwand erforderlich ist, erfahren einige Schweißnahtausgestaltungen während der Ausdehnung eine bedeutende Schälbelastung. Eine geschweißte Kunststoffverbindung zeigt im Allgemeinen eine größere Scher- als Schälfestigkeit. Es wäre wünschenswert, diese größeren Scherfestigkeiten zu nutzen, um die Wahrscheinlichkeit eines Versagens der Verbindungsstelle zu reduzieren.
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In einem Aspekt der Erfindung wird ein aktives Polster für eine innere Verkleidungsoberfläche eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Eine Formteil-Außenverkleidungsplatte weist einen geschlossenen Verbindungsbereich an einer Innenseitenoberfläche auf. Ein dehnbares Formteil-Blasenelement mit einem zentralen Befestigungsbereich, der zum Befestigen einer Trägerstruktur des Fahrzeugs konfiguriert ist, weist einen Klebeflansch entlang eines Umfangsrandes und einen Aufprallblechabschnitt zwischen dem zentralen Befestigungsabschnitt und dem Klebeflansch auf. Der geschlossene Klebebereich und der Klebeflansch sind zum Definieren eines im Wesentlichen geschlossenen ringförmigen Abschnitts dazwischen konfiguriert. Ein Befestigungskörper wird vor Ort zum im Wesentlichen Füllen des ringförmigen Bereichs ausgebildet. Eine Aufblasvorrichtung koppelt ein Aufblasgas in einem Raum zwischen der Verkleidungsplatte und dem Blasenelement zum Aufblasen des Blasenelements als Reaktion auf ein Aufprallereignis des Fahrzeugs. Als Ergebnis der Vor-Ort-Ausbildung des Befestigungskörpers in dem ringförmigen Bereich werden die Verkleidungsplatte und das Blasenelement über den Befestigungskörper verbunden, was zu einer hohen Verbindungsfestigkeit führt.
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Es zeigen:
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1 eine nach außen weisende, auseinander gezogene, perspektivische Ansicht eines Kniepolster-Handschuhfach-Klappensystems aus dem Stand der Technik eines Typs, auf den die vorliegende Erfindung angewandt werden kann;
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2 eine hintere perspektivische Ansicht einer äußeren Verkleidungsplatte und Blasenwandanordnung eines aktiven Polsters aus dem Stand der Technik;
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3 eine perspektivische Ansicht der Außenverkleidungsplatte aus dem Stand der Technik aus 2 mit einer entfernten Blasenwand;
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4 eine Querschnittsansicht einer Schweißverbindung zwischen einer Verkleidungsplatte und einer Blasenwand aus dem Stand der Technik;
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5 eine Querschnittsansicht einer Klebeverbindung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Befestigungskörper, der vor Ort zwischen der Verkleidungsplatte und der Blasenwand ausgebildet wird;
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6 eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform einer Klebeverbindung;
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7 eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform einer Klebeverbindung;
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8 eine Planansicht der Klebeverbindung aus 7;
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9 eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform einer Klebeverbindung;
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10 eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform einer Klebeverbindung;
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11 eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform einer Klebeverbindung;
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12 eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform einer Klebeverbindung während der Herstellung des Befestigungskörpers in einer Gussform;
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13 eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform einer Klebeverbindung während der Herstellung des Befestigungskörpers in einer Gussform.
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Mit Bezug auf 1 weist ein aktives Kniepolstersystem 10 aus dem Stand der Technik eine Grundplattenkomponente 11 auf, welche die Stützstruktur des Fundaments des Polsters bildet. Die Basis 11 kann Teil einer Handschuhfachklappe sein, die an dem Fahrzeug durch Scharnierverbindung von einem Speicherhohlraum oder Handschuhfach 12 angebracht ist, wie in 1 dargestellt. Alternativ kann das aktive Polster an einer anderen Stützstruktur montiert werden, wie einem Armaturenbrettträger unter einer Lenksäule, zum Beispiel. Solche Standorte überschneiden sich mit den Knien einer Einzelperson, die in einer entsprechenden Sitzposition innerhalb eines Fahrzeugs fährt. Die Polster können auch zum Schützen anderer Körperteile angeordnet werden, wie ein Polster, das an einer Mitfahrertür für den Brustkorbschutz montiert ist.
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Die Basis 11 dient als Reaktionsoberfläche zum Stützen der aufblasbaren Blase, die von einer inneren Wand (Blasenelement) 13 und einer äußeren Wand (Verkleidungsplatte) 14, die um ihren Umfang 15 verbunden sind, ausgebildet wird. Die Wände 13 und 14 bestehen vorzugsweise aus Formteil-Kunststoff (wie thermoplastischem Polyolefin (TPO)) und werden durch Kunststoffverschweißen wie Heizelementschweißen verbunden, um eine Umfangsabdichtung um einen zentralen Bereich 17 zum Formen einer Blase zu bilden. Eine Aufblasgasquelle (z. B. Aufblasvorrichtung) 16 wird elektronisch zum Aktivieren während eines Aufpralls zum Abgeben von Gas zum Aufblasen der Blase gesteuert. Die äußere Wand 14 kann die Klasse A-Innenverkleidungsoberfläche wie die Außenseite der Handschuhfachklappe umfassen oder es kann eine zusätzliche Haut oder Abdeckung (nicht dargestellt) auf ihre Außenoberfläche aufgetragen werden.
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2 ist eine hintere Ansicht einer anderen Ausführungsform der Blase 20 aus dem Stand der Technik. Eine Formteil-Außenverkleidungsplattenwand 21 liegt auf einer ausdehnbaren inneren Formteil-Blasenwand 22. Die Wände 21 und 22 sind um einen geschlossenen Umfangsbereich 23 zum Bilden einer aufblasbaren Blase mit einem offenen zentralen Volumen zwischen den Wänden 21 und 22 zum Aufnehmen eines Aufblasgases während eines Aufprallereignisses aus einer Aufblasvorrichtung 24 verbunden, die in einer Ausnehmung 25 der Blasenwand 22 ausgebildet ist. Die Blasenwand 22 weist mehrere Falten auf, wie 26 und 27, um die Ausdehnung der Blasenwand 22 während des Aufblasens aufzunehmen. Mehrere Lötaugen 28 werden zum Montieren der Blasenwand 22 an einer Fahrzeugstützstruktur verwendet, die als Reaktionsoberfläche dienen. Ein Schweißflansch 29 erstreckt sich umlaufend um die Blasenwand 22. Entlüftungslöcher 30, die in einem sternförmigen Muster durch die Blasenwand 22 geschnitten sind, können zum Entlüften des zentralen Volumens vor und während der Entfaltung aufgenommen werden.
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3 zeigt eine äußere Wand 21, wobei die innere Blasenwand entfernt wurde, um eine Blasenoberfläche 31 freizulegen, die beim Anordnen zu der inneren Wand weist. Mehrere hochstehende Rippen 32 verlaufen entlang des geschlossenen Umfangsbereichs 23 und sind mit dem Flansch 29 der inneren Blasenwand 22 (2) durch Heizelementschweißen zum Schaffen einer hermetischen Dichtung für die aufblasbare Blase verbunden. Die Rippen 33 werden zum Stützen der Aufblasvorrichtung bereitgestellt.
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4 zeigt die Schweißverbindung zwischen Flansch 23 und Rippen 32 im Detail. Aufgrund der Anwendung von Wärme und Druck dringen die Rippen 32 vorzugsweise in den Flansch 23 ein und sind mit diesem gebunden. Während des Aufblasens bewegt sich die äußere Wand 21 nach außen, während sich die Falte 27 entfaltet. Da die Schweißschnittstelle senkrecht zu der Richtung der Nennkraft zwischen der äußeren Wand 21 und der Blasenwand 22 verläuft, tendiert die Kraft dazu, die Schweißnaht abzuschälen.
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Um bestimmte Nachteile bekannter Schweißverbindungen zu vermeiden, setzt die vorliegende Erfindung ein Zweischuss-Gussverfahren zum Verbinden der separat ausgebildeten äußeren Verkleidungsplatte mit dem ausdehnbaren Blasenelement ein. Unterschiedliche, aber kompatible Materialien können für die äußere Verkleidungsplatte, das Blaselement und einen Befestigungskörper, der vor Ort zwischen der zuvor ausgebildeten Verkleidungsplatte und Blasenelement ausgebildet wird, verwendet werden. In dem Zweischuss-Gussverfahren kann eine wiederholbare und fähige Bindung zwischen den separat gegossenen Teilen als Ergebnis eines teilweisen Neuschmelzens der zuvor gegossenen Teile aufgrund der Wärme des Einspritzmaterials für den Befestigungskörper entlang der Schnittstelle erhalten werden. Des Weiteren kann die Verbindung leicht ausgestaltet werden, um die Verbindungsschnittstelle auszurichten, sodass die Entfaltungslast als Scher- und nicht als Schälkraft wirkt, wodurch die Möglichkeit der Verwaltung höherer interner Drücke in dem Polster erhöht wird.
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Eine erste Ausführungsform ist in 5 dargestellt, wobei die äußere Formteil-Verkleidungsplatte 40 mit einem ausdehnbaren Formteil-Blasenelement 41 verbunden ist. Ein geschlossener Verbindungsbereich auf einer Innenseitenoberfläche 42 der Verkleidungsplatte 40 weist die Umfangsrippen 43 und 44 auf. Das Blasenelement 41 weist einen Klebeflansch 45 entlang des Umfangsrands auf, der sich zum Ausdehnen in eine Richtung parallel zu der Richtung 43 und 44 angeordnet ist. Der Klebeflansch 45 weist ein entferntes Ende 46 auf, das in der Unterseite einer Nut 47 zwischen den Rippen 43 und 44 aufgenommen ist. Der Klebeflansch 45 besteht aus einem durchgehenden Blech, das radial von einer Seite der Umfangsrippe 44 beabstandet ist, um einen im Wesentlichen geschlossenen ringförmigen Bereich dazwischen zu definieren. Ein Befestigungskörper 50 wird vor Ort zum im Wesentlichen Füllen des ringförmigen Bereichs ausgebildet. Die Seite der Rippe 44 und des Klebeflansches 45 definieren den ringförmigen Abschnitt zum Ausdehnen im Wesentlichen senkrecht in Bezug auf die Innenoberfläche 42. Daher sind die Verbindungschnittstellen des Befestigungskörpers 50 mit der Verkleidungsplatte 40 und dem Blasenelement 41 in Scherrichtung ausgerichet, um eine maximale Klebefestigkeit bereitzustellen. Spezifischer weist der Befestigungskörper 50 einen Querschnitt mit einer plattenartigen Form mit einer ersten Hauptoberfläche auf, die mit dem Klebeflansch 45 verbunden ist, und eine zweite Hauptoberfläche, die mit der Seite der Rippe 44 verbunden ist. Das Bezugszeichen 48 stellt eine Stützwand zum Bilden eines Teils der Reaktionsoberfläche für das Polster bereit, das nach Durchführen des Zweischuss-Gussverfahrens aufgebaut wird.
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Zum Durchführen eines Zweischuss-Gussverfahrens werden die Verkleidungsplatte 40 und das Blasenelement 41 vorzugsweise in einer Fassung zum gemeinsamen Aufnehmen davon in einer Ausrichtung angeordnet, die den ringförmigen Bereich bildet. Damit der geschmolzene Kunststoff in den ringförmigen Bereich gelangt, können eine oder mehrere Eintritts- und Entlüftungsöffnungen (nicht dargestellt) in der Verkleidungsplatte 40 oder dem Blasenelement 41 an angemessenen Stellen ausgebildet sein, die jeweils von der einzelnen Ausgestaltung abhängig sind. Die Öffnungen werden nach der Ausbildung des Befestigungskörpers 50 abgedichtet, wodurch eine abgedichtete Kammer zwischen der Verkleidungsplatte 40 und dem Blasenelement 41 beibehalten wird.
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Verschiedene Formen des ringförmigen Bereichs können durch Verändern der entsprechenden Formen des Klebeflansches und des geschlossenen Klebeabschnitts erhalten werden. Wie in 6 dargestellt, kann der Klebeflansch 51 derart ausgebildet sein, dass sein entferntes Ende 52 zwischen einem Paar Umfangsrippen 53 und 54 an einer Verkleidungsplatte 55 eingeführt wird, wobei ein L- oder J-förmiger ringförmiger Bereich als Ergebnis des Vor-Ort-Gusses des Befestigungskörpers 56 ausgebildet ist. Der Klebeflansch 51 weist eine Ferse 57 für die angrenzende Rippe 54 auf, sodass der Befestigungskörper 56 um die Rippe 54 gewickelt ist und so den Oberflächenbereich der Verbindungsschnittstelle erhöht. Die Einspritzöffnung 58 wird am Klebeflansch 51 zum Bereitstellen eines Pfads für den geschmolzenen Kunststoff während des Vor-Ort-Gusses bereitgestellt.
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7 zeigt eine alternative Ausführungsform, wobei eine einzelne Rippe 61 sich von einer Verkleidungstafel 60 erstreckt. Eine Querstrebe 62 kann an beabstandeten Stellen um den Umfang der Rippe 61 für eine zusätzliche Festigkeit bereitgestellt werden. Ein Klebeflansch 63 des Blasenelements erstreckt sich entlang einer inneren Seitenoberfläche 64 der Rippe 61. Ein Ausschnitt 65 im Klebeflansch 63 erzeugt den geschlossenen ringförmigen Bereich, in den ein Befestigungskörper 66 vor Ort eingeformt wird. 8 ist eine obere Draufsicht, welche die Verkleidungsplatte 60 mit der Strebe 62, die die Rippe 61 stützt, darstellt. Das Blasenelement 67 ist in der Rippe 61 verschachtelt und der Befestigungskörper 66 verbindet die zwei miteinander.
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9 zeigt eine alternative Ausführungsform, die eine U- oder Sinusform zum Erhöhen des Oberflächenbereichs der Verbindungsschnittstelle aufweist. Daher weist eine äußere Verkleidungsplatte 70 ein Paar Rippen 71 und 72 auf, das eine Zwischennut 73 definiert. Ein Blasenelement 74 weist einen Klebeflansch 75 mit einem äußeren Schenkel 76 und einem inneren Schenkel 77 auf, die einen im Allgemeinen U-förmigen ringförmigen Raum um die Rippe 71 halten, in den ein Befestigungskörper 78 vor Ort zum im Wesentlichen Füllen des ringförmigen Bereichs ausgebildet wird. Der Schenkel 77 ist stumpf, sodass er nicht bis in die Unterseite der Nut 73 reicht, wodurch die Schnittstelle mit dem Schenkel 77 parallel zu der Verkleidungsplatte 70 erhöht wird.
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Eine andere Ausführungsform in 10 weist eine äußere Verkleidungsplatte 80 mit einer radialen nach außen weisenden Rippe 81 und einer radial nach innen weisenden stumpfen Rippe 82 auf. Rippe 81 ist mit mehreren Strebenkörpern 83 verstrebt. Ein Blasenelement 84 weist einen Klebeflansch 85 mit einem Becherabschnitt 86 und einem Finger 87 auf. Das untere Ende des Becherabschnitts 86 grenzt an die Verkleidungsplatte 80 zwischen den Rippen 81 und 82 an und stellt einen ringförmigen Bereich zwischen Rippe 81 und Becherabschnitt 86 bereit, der im Wesentlichen von dem Befestigungskörper 88 gefüllt wird, der vor Ort in einem Zweischuss-Gussverfahren eingeführt wird. Ein Spalt zwischen Finger 87 und Rippe 81 kann z. B. zum Einführen des Formteil-Kunststoffs für den Befestigungskörper 88 verwendet werden. Die Ausführungsform aus 11 ähnelt der aus 10, außer dass ein Strebenelement 90 an einer radial nach innen weisenden Umfangsrippe 91 eingesetzt werden kann und ein Ausschnitt 92 an einer äußeren Umfangsrippe 93 zum Erhöhen des Volumens des Befestigungskörpers 94 ausgebildet werden kann. Eine Öffnung 95 ist im Querschnitt dargestellt, wobei geschmolzener Kunststoff in den ringförmigen Bereich eingespritzt werden kann.
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Da eine Verbindungsfestigkeit eines Zweischuss-Gussverfahrens größer als ein herkömmliches Heizelementschweißen sein kann, kann die vorliegende Erfindung verbesserte Resultate erreichen, sogar wenn die Verbindungsschnittstelle in Schälstatt Scherrichtung ausgerichtet ist. Wie in 12 dargestellt, ist eine äußere Verkleidungsplatte 100 mit einer Umfangsrippe 101 an einer ersten Fassung 102 einer Presse angeordnet. Ein Blasenelement 103 mit einem Klebeflansch 104 ist oben an der Verkleidungsplatte 100 angeordnet und wird von einer zweiten Fassung 105 der Presse gehalten. Eine Einspritzlinie 106, die durch die Fassung 105 läuft, ist mit einer Öffnung 107 in dem Klebeflansch 104 ausgerichtet, sodass der geschmolzene Kunststoff in einen ringförmigen Bereich 108 eingespritzt werden kann, der zwischen der Verkleidungsplatte 100, der Rippe 101 und dem Klebeflansch 104 angeordnet ist.
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13 zeigt eine ähnliche Ausführungsform, bei der ein Blasenelement 110 einen Klebeflansch 111 mit einer Nut 112 zum Aufnehmen einer Rippe 101 aufweist. Eine Befestigung 113 kann einen Rand des ringförmigen Bereichs definieren, in dem der Befestigungskörper 114 ausgebildet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 8205909 [0002]
- US 8474868 [0002]
