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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Aktivpolster zum Insassenaufprallschutz in Kraftfahrzeugen und insbesondere auf die Steigerung der Robustheit der Verbindung zwischen einem dehnbaren Blasenelement und einer Verkleidungswand, die getrennt geformt sind.
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Ein Aktivpolster ist eine Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung mit einer mit Gas aufblasbaren Blase zur Absorbierung von Stößen und Reduzierung von Insassentrauma bei einem Aufprall. Im Gegensatz zur Entfaltung von Airbag-Kissen durch verschiedene Öffnungen wird bei Aktivpolstern die Innenverkleidungsoberfläche selbst verwendet, die zu Beginn eines Aufprallereignisses durch die Wirkung eines Aufblasgases expandiert, um den Stoß zu absorbieren und Energie abzubauen. In dem am 26. Juni 2012 eingereichten,
US-Patent 8,205,909 , auf das hier Bezug genommen wird, wird ein in eine Handschuhfachklappe integriertes Aktivkniepolster offenbart, das leicht und optisch ansprechend ist. In dem am 2. Juli 2013 eingereichten
US-Patent 8,474,868 , auf das hier ebenfalls Bezug genommen wird, wird eine typische Struktur offenbart, wobei ein Aktivpolster eine äußere Wand (z. B. ein Verkleidungsteil) enthält, die einem Fahrzeuginsassen zugewandt und entlang einem versiegelten Rand an einer inneren Blasenwand angebracht ist. Eine oder beide Wände sind deformierbar, um eine aufblasbare Blase bereitzustellen. Beispielsweise kann die innere Wand einen Faltenbereich (z. B. wie bei einer Ziehharmonika) haben, der sich während des Aufblasens begradigt. Die Wände haben anfänglich, wenn sie in ihrem nicht aufgeblasenen Voreinsatzzustand sind, einen geringen Abstand. Dadurch kann das Aufblasgas so einströmen, dass gleichmäßiges Aufblasen über die Platte hinweg erzielt wird.
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Die innere und äußere Wand eines typischen Aktivpolsters umfassen geformte Thermoplasten wie Polyethylen, Polyolefin oder PVC. Diese sind üblicherweise spritzgegossen, können aber auch blasgeformt sein. Bei getrennter Formung müssen die Wände um ihren Rand herum hermetisch miteinander verbunden sein, um eine aufblasbare Blase zu bilden. Die Naht muss stark sein, um einer Auftrennung aufgrund der hohen Drücke während des Aufblasens zu widerstehen.
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Ein bekanntes Verfahren zur Abdichtung der Blasenwände ist Warmschweißen, wobei die Passflächen erwärmt und dann zusammengepresst werden. Beispiele schließen Heizelementschweißen, IR-Schweißen und Laserschweißen ein. Ein allgemein planarer Schweißflansch wurde um den äußeren Umfang der inneren Blasenwand bereitgestellt, die von einem Verbindungsabschnitt auf einer allgemein planaren Fläche der äußeren Wand aufgenommen wird. Die äußere Wand und/oder inneren Flächen können auch aufrecht stehende Dichtungsrippen enthalten, welche die Schweißfestigkeit erhöhen, indem sie den Schweißflansch oder eine andere gegenüberliegende Fläche während des Warmschweißvorgangs, bei dem die zu schweißenden Bereiche erwärmt und dann komprimiert werden, durchdringen oder mit ihr verschmelzen. Trotz der Durchdringung der Dichtungsrippen, war Ablösung bislang ständig ein potenzieller Ausfallmodus für Aktivpolster – besonders in Bereichen der höchsten Belastung, wie z. B. an einer Ecke der Schweißnaht.
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KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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In einem Aspekt der Erfindung wird ein Aktivpolster für eine Innenverkleidungsoberfläche eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Ein äußeres Verkleidungsteil aus thermoplastischem Kunststoff besitzt einen Verbindungsabschnitt in Form einer geschlossenen Schleife auf einer Innenoberfläche. Das Verkleidungsteil enthält einen ersten Bolzen, der sich von der Innenoberfläche an der geschlossenen Schleife des Verbindungsabschnitts erstreckt, und einen zweiten Bolzen, der sich von der Innenoberfläche radial nach außen aus der geschlossenen Schleife des Verbindungsabschnitts erstreckt. Ein thermoplastisches ausdehnbares Blasenelement weist einen zentralen Befestigungsabschnitt auf, der dazu ausgelegt ist, an einer Tragstruktur des Fahrzeugs, einem Schweißflansch entlang einer Randkante und einem Prallabschnitt zwischen dem zentralen Befestigungsabschnitt und dem Schweißflansch angebracht zu werden. Der Schweißflansch hat eine Bolzenöffnung, die den ersten Bolzen aufnimmt. Eine gestufte Halterung umfasst eine erste Platte, die den Schweißflansch überlagert und eine erste Öffnung zur Aufnahme des ersten Bolzens hat. Die Halterung umfasst außerdem eine zweite Platte, die die Innenoberfläche des Verkleidungsteils überlagert und eine zweite Öffnung zur Aufnahme des zweiten Bolzens hat. Die Bolzen haben jeweils eingeschmolzene Köpfe, die die Halterung in Position halten. Ein Gasgenerator bläst Aufblasgas in einen Hohlraum zwischen dem Verkleidungsteil und dem Blasenelement, um das Blasenelement als Reaktion auf ein Aufprallereignis des Fahrzeugs auszudehnen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine nach außen blickende auseinandergezogene Perspektivansicht eines Handschuhfachklappensystems mit Aktivkniepolster des Stands der Technik einer Art, auf die die vorliegende Erfindung angewandt werden kann.
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2 ist eine perspektivische Rückansicht einer Anordnung aus einem äußeren Verkleidungsteil und einer Blasenwand eines Aktivpolsters des Stands der Technik.
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3 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines äußeren Verkleidungsteils der vorliegenden Erfindung mit entfernter Blasenwand.
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4 ist eine perspektivische Rückansicht einer Anordnung aus einem äußeren Verkleidungsteil und Blasenwand der vorliegenden Erfindung mit einer wärmekontaktgenieteten Halterung, die die Randbefestigung der Blasenwand an dem Verkleidungsteil ergänzt.
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5 ist eine perspektivische Ansicht der gestuften Halterung, die am ersten und zweiten Bolzensatz montiert ist, bevor diese durch Wärmekontaktnieten eingeschmolzen werden.
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6 ist eine Querschnittansicht entlang Linie 6-6 von 5 nach dem Wärmekontaktnieten.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nunmehr auf 1 Bezug nehmend, weist ein aktives Kniepolstersystem 10 des Stands der Technik eine Basisplattenkomponente 11 auf, die die Tragstruktur oder das Fundament für das Polster bildet. Die Basis 11 kann Teil einer Handschuhfachklappe sein, die über Scharniere an einem Lagerhohlraum oder Handschuhfach 12 am Fahrzeug angebracht ist, wie in 1 dargestellt. Alternativ dazu kann das Aktivpolster an einer anderen Tragstruktur, wie z. B. einer Instrumententafelstütze unter einer Lenksäule, montiert sein. Solche Stellen befinden sich in der Nähe der Knie einer Person, die sich in einer entsprechenden Sitzposition innerhalb eines Fahrzeugs befindet. Das Polster kann auch zum Schutz anderer Körperteile platziert werden, z. B. als Polster an einer Ein-/Ausstiegstür zum Schutz des Oberkörpers.
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Die Basis 11 wirkt als Reaktionsoberfläche zum Stützen einer aufblasbaren Blase, gebildet von einer inneren Wand (Blasenelement) 13 und einer Außenwand (Verkleidungsteil) 14, die an ihrem Rand 15 verbunden sind. Die Wände 13 und 14 umfassen vorzugsweise geformten Kunststoff (wie z. B. thermoplastischem Polyolefin (TPO)) und werden durch Kunststoffschweißen, wie z. B. Heizelementschweißen, verbunden, um eine Randdichtung um einen zentralen Bereich 17 zur Bildung einer Blase zu bilden. Eine Aufblasgasquelle (z. B. ein Gasgenerator) 16 wird zur Aktivierung während eines Aufpralls elektronisch gesteuert, um Gas zum Aufblasen des Polsters freizusetzen. Die äußere Wand 14 kann eine Innenverkleidungsfläche der Klasse A, wie z. B. die Außenseite der Handschuhfachtür umfassen oder eine zusätzliche Haut oder Abdeckung (nicht gezeigt) kann auf ihrer äußeren Fläche aufgebracht sein.
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2 ist eine Rückansicht einer anderen Ausführungsform einer aufblasbaren Blase 20 des Stands der Technik. Eine kunststoffgeformte äußere Verkleidungsteilwand 21 überlagert eine kunststoffgeformte dehnbare innere Blasenwand 22. Die Wände 21 und 22 sind um einen geschlossenen Umfangsbereich 23 verbunden, um eine aufblasbare Blase zu bilden, die ein offenes zentrales Volumen zwischen den Wänden 21 und 22 haben, um während eines Aufprallereignisses ein Aufblasgas von einem Gasgenerator 24 aufzunehmen, der in einem Mulde 25 der Blasenwand 22 montiert ist. Die Blasenwand 22 enthält mehrere Falten, wie z. B. 26 und 27, um die Ausdehnung der Blasenwand 22 während des Aufblasens zu ermöglichen. Mehrere Vorsprünge oder Türme 28 dienen dazu, die Blasenwand 22 an einer Tragstruktur des Fahrzeugs zu montieren, um als Reaktionsfläche zu wirken. Ein Schweißflansch 29 erstreckt sich am Umfang um die Blasenwand 22. In die Blasenwand 22 eingeschnittene sternförmige Entlüftungslöcher 30 können zur Entlüftung des zentralen Volumens vor und während des Entfaltens enthalten sein.
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Abhängig von dem Blasenlayout, der Anordnung des Gasgenerators und anderen Faktoren, können bestimmte Positionen am Rand einer Schweißnaht stärker für potenzielle Schweißnahtstörungen anfällig sein. Zum Beispiel die Blasenwand 22 und der Schweißflansch 29 sind in einer länglichen Form dargestellt, und Scherbelastungen, die ein Versagen einer Schweißnaht verursachen können, sind u. U. an einer Ecke, wie z. B. der Ecke 31, konzentriert. Daher kann die in der vorliegenden Erfindung offenbarte Schweißnahtverstärkung über den gesamten Rand einer Blasenwand oder nur einer Stelle oder einer begrenzten Anzahl kritischer Stellen am Rand verwendet werden.
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3 zeigt eine äußere Verkleidungswand 40 (mit entfernter innerer Blasenwand) mit einer Innenfläche 41, die im montierten Zustand zur Blasenwand gerichtet ist. Eine Schweißrippe 42 folgt einem geschlossenen Umfang 43, um die geschlossene Schleife eines Verbindungsabschnitts zu bilden, der durch Warmschweißen mit dem Schweißflansch einer zugehörigen Blasenwand 22 (nicht gezeigt) verbunden wird. Zum Abstützen des Gasgenerators werden die Rippen 44 bereitgestellt.
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Um die Festigkeit der hermetisch abdichtenden Schweißnaht zu erhöhen, ist eine wärmekontaktgenieteter Spannhalterung über dem Schweißflansch entlang dem Rand angeordnet, zumindest an der Stelle/den Stellen, die dem höchsten Potenzial von Schweißnahtversagen ausgesetzt ist/sind. Wärmekontaktnieten einer Klammer beinhaltet die Verwendung mehrerer Bolzen, die sich von der Innenoberfläche 41 des Verkleidungsteils 40 erstrecken.
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In einer in 3 gezeigten bevorzugten Ausführungsform enthält ein erster Satz von Bolzen 45 die Bolzen 45a, 45b und 45c, entlang eines radialen Bogens 46 angeordnet, der mit dem Schweißflansch (nicht gezeigt) zusammenfällt. Der Bogen 46 folgt der Form des Schweißflansches und der Schweißrippe 42 gemäß der Platzierung entlang dem geschlossenen Umfang 43, wo die Verstärkungshalterung sich befindet. Ein zweiter Satz von Zapfen 47 enthält die Bolzen 47a, 47b und 47c, entlang einem zweiten radialen Bogen 48 angeordnet, der radial nach außen vom Schweißflansch versetzt ist, wie nachstehend erläutert. Der erste Satz von Bolzen 45 ist länger als der zweite Satz von Bolzen 47, weil sie sowohl durch den Schweißflansch als auch die Spannhalterung hindurchgehen, wie nachstehend erläutert.
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4 zeigt ein Aktivpolster 50, wobei die Verkleidungswand 40 mittels Warmschweißen mit einer Blasenwand 51 entlang einem Schweißflansch 52 der Blasenwand 51 verbunden wurde. Eine gestufte Halterung 53 überlagert den Schweißflansch 52 und die Innenoberfläche 41 des Verkleidungsteils 40, wobei die Bolzen 45 und 47 über die Spannhalterung 53 wärmekontaktgenietet wurden, um ihn in Position zu halten.
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5 zeigt die wärmekontaktgenietete Halterung in größerem Detail. Die Halterung 53 hat eine erste Platte 54, die den Schweißflansch 52 überlagert, und eine zweite Platte 55, die die Innenoberfläche 41 des Verkleidungsteils überlagert. Die Platten 54 und 55 sind durch einen Quersteg 56 verbunden. Die erste Platte 54 hat mehrere Öffnungen 57, die so angeordnet sind, dass sie die entsprechenden Bolzen des ersten Bolzensatzes 45 aufnehmen. Die zweite Platte 55 hat mehrere Öffnungen 58, die so angeordnet sind, dass sie die entsprechenden Bolzen des zweiten Bolzensatzes 47 aufnehmen. Der Flansch 52 enthält entsprechende Öffnungen (nicht gezeigt) zur Aufnahme des ersten Bolzensatzes 45. 5 zeigt die Bolzen 45 und 47 vor dem Wärmekontaktnieten, um darzustellen, wie die Halterung 53 anfänglich angebracht ist. Darüber hinaus zeigt 5 einen Montagezustand, wobei der Schweißflansch 52 bereits mit der geschlossenen Schleife des Verbindungsabschnitts des Verkleidungsteils 40 heizelementverschweißt worden ist.
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6 ist eine Schnittzeichnung nach der Durchführung von Wärmekontaktnieten an den Bolzen 45 und 47. Der Schweißflansch 52 enthält die Schweißrippen 60, die mit der Schweißrippe 42 des Verkleidungsteils 40 heizelementverschweißt worden sind. Der erste Bolzen 45b ragt durch eine entsprechende Öffnung 61, die eine von mehreren Öffnungen im Schweißflansch 52 ist, die zur Aufnahme des ersten Bolzensatzes 45 angeordnet sind. Der Bolzen 45b ragt weiter durch die Öffnung 57 in der gestuften Halterung 53. Der zweite Bolzen 47b ragt durch die Öffnung 58 in der zweiten Platte 55. Die Bolzen 45b und 47b wurden in 6 durch ein geeignetes Werkzeug (nicht gezeigt) wärmekontaktgenietet, um die entsprechenden eingeschmolzenen Köpfe 62 und 63 zu erzeugen, mit denen die Spannhalterung 53 in Position gehalten wird, wodurch die hermetische Dichtung mit einem Minimum an zusätzlichen Komponenten und einem Minimum an stufenweiser Verarbeitung verstärkt wird. Die gestufte Halterung 53 kann thermoplastisches Material ähnlich dem Verkleidungsteil und der Blasenwand, oder Metall, wie z. B. gestanztem Blech oder Stahl, umfassen, um die Steifigkeit zu erhöhen.
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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]
