DE202018103480U1

DE202018103480U1 - Handschuhfachbehälter mit einstellbarer Steifigkeit

Info

Publication number: DE202018103480U1
Application number: DE202018103480.4U
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2018-06-20
Publication date: 2018-07-02
Anticipated expiration: 2028-06-21
Also published as: US10099625B1; CN208498393U

Abstract

Handschuhfachbehälter eines Fahrzeugs, umfassend:ein gegossenes Substrat umfassend ein Kunststoffmaterial mit einer ersten Härte, das einen konkaven Körper mit Behälterseiten, einem Behälterboden und einer offenen Öffnung umfasst, wobei die Seiten eine Vorderwand beinhalten, die zum Aufnehmen einer Aufpralllast im Wesentlichen in einer Richtung der Normalen angeordnet ist, und die Seiten mindestens eine perforierte Wand beinhalten, die im Wesentlichen an der Richtung der Normalen ausgerichtet ist und mindestens einen die Steifigkeit verringernden Spalt aufweist; undeine Substitutionsplatte, umfassend ein elastisches Material mit einer zweiten Härte, die geringer ist als die erste Härte, die in den Spalt eingeformt wird und diesen verschließt, wobei der Spalt und die Substitutionsplatte Sperrflächen zum Halten der Substitutionsplatte festlegen und wobei die kombinierte erste und zweite Härte einen vorbestimmten Kollaps als Reaktion auf die Aufpralllast bereitstellen.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Aufbewahrungsbehälter in Instrumentenbrettern von Kraftfahrzeugen und insbesondere eine Behälterkonstruktion, die es ermöglicht, dass die Steifigkeit des Behälters als Reaktion auf Stauchkräfte einer Aufpralllast einfach auf eine gewünschte Steifigkeit anpassbar ist, ohne die Gesamtgröße, das Aussehen oder die Leistung des Hauptkörpers des Behälters zu umfassen.
Handschuhfachbehälter werden üblicherweise in Kraftfahrzeugen durch Einsetzen in das Instrumentenbrett (d. h. das Armaturenbrett) vor dem Beifahrersitz installiert. Der normalerweise mit einer gelenkigen und absperrbaren Tür versehene Behälter ist für die Fahrzeuginsassen leicht zugänglich. Aufgrund der Platzierung unmittelbar vor einem Mitfahrerplatz muss beim Entwurf eines Behälters dessen Wechselwirkung mit Mitfahrern im Falle eines Fahrzeugunfalls berücksichtigt werden.
Eine unmittelbare Nähe des Handschuhfachs zu den Knien eines Mitfahrers verlangt, dass er eine geringe dynamische Steifigkeit aufweist, um das gewünschte Sicherheitsniveau bei einem Knieaufprall zu erreichen. Insbesondere sollte die Steifigkeit niedrig genug sein, um ein Zerdrücken des Behälters als Reaktion auf ein Aufprallen der Knie gegen den Behälter in Abhängigkeit von der Größenordnung der Kraft der Aufpralllast zu ermöglichen. In einem üblichen Entwurfsverfahren wird eine ungefähre Behälterausgestaltung von einem groben Fahrzeuglayout abgeleitet. Es wird ein Prototyp-Teil hergestellt und anschließend unter verschiedenen Aufprallbedingungen getestet, um festzustellen, ob die Steifigkeit innerhalb eines gewünschten Bereichs liegt. Normalerweise sind mehrere Entwurfsdurchgänge mit einer sich verändernden Form erforderlich, um die Steifigkeit des Handschuhfachs einzustellen, bis die Ziellasten der Knie für die getesteten Knieaufprallbedingungen erreicht sind. Zu einigen vorhandenen Verfahren zum Anpassen eines Entwurfs, um die Steifigkeit eines bestimmten Entwurfs zu senken, gehören das Entfernen oder Beschneiden von Stützrippen, das Hinzufügen von Schlitzen durch die Wände des Behälters und das Verringern der Wanddicke des Behälters. Diese bekannten Vorgehensweisen weisen bestimmte Nachteile auf, wie das Verziehen oder Absacken dünner Wände, ein unerwünschtes ästhetisches Aussehen mit offenen Schlitzen und die Möglichkeit, dass Schlitze eine Beeinträchtigung des Inhalts des Behälters verursachen, oder sogar die Möglichkeit, dass Inhalt durch die Schlitze herausfällt.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Handschuhfachbehälter eines Fahrzeugs ein gegossenes Substrat umfassend ein Kunststoffmaterial mit einer ersten Härte auf, das einen konkaven Körper mit Behälterseiten, einem Behälterboden und einer offenen Öffnung umfasst. Die Seiten beinhalten eine Vorderwand, die zum Aufnehmen einer Aufpralllast im Wesentlichen in einer Richtung der Normalen angeordnet ist, und die Seiten beinhalten mindestens eine perforierte Wand, die im Wesentlichen an der Richtung der Normalen ausgerichtet ist und mindestens einen die Steifigkeit verringernden Spalt aufweist. Eine Substitutionsplatte, umfassend ein elastisches Material mit einer zweiten Härte, die geringer ist als die erste Härte, wird in den Spalt eingeformt und verschließt diesen. Der Spalt und die Substitutionsplatte legen Sperrflächen zum Halten der Substitutionsplatte fest. Die kombinierte erste und zweite Härte stellen einen vorbestimmten Kollaps als Reaktion auf die Aufpralllast bereit. Die Anordnung und Größen der Spalte ermöglichen es einem Konstrukteur zusammen mit den ausgewählten Härten, die Steifigkeit an verschiedenen Abschnitten des Behälters an eine gewünschte Aufprallleistung anzupassen, wobei ein Aussehen und eine Formbeständigkeit, die zur Erfüllung von Kundenerwartungen erforderlich sind, aufrechterhalten werden.
Figurenliste

1 und 2 sind jeweils eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Handschuhfachbehälters von vorne bzw. von hinten.
3 ist Diagramm zur Darstellung der Aufpralllasten, die während eines Fahrzeugunfalls am Behälter anliegen können.
4 und 5 sind jeweils eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen verbesserten Behälters von links bzw. von oben, wobei die aus einem Material mit geringerer Härte ausgebildeten Substitutionsplatten strategisch in die Behälterwände eingesetzt sind, um die Gesamtsteifigkeit zu verringern und einen vorbestimmten Kollaps bereitzustellen, wenn sie vorbestimmten Aufpralllasten ausgesetzt sind.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines während eines ersten Gießschritts ausgebildeten Behältersubstrats von der Seite, die geformte Sperrflächen zeigt, die mit Flächen an den Substitutionsplatten zusammenwirken, um ein formschlüssiges Halten der Platten bereitzustellen.
7A und 7B sind Querschnittsansichten, die eine erste bzw. eine zweite Stufe zum Gießen des Behälters mit die Steifigkeit verringernden Spalten zeigen, die durch Substitutionsplatten gefüllt werden.
8 und 9 sind perspektivische Ansichten von der Seite bzw. von unten, die eine alternative Ausführungsform zum Anordnen der Substitutionsplatten zeigen.
10A und 10B zeigen einen Abschnitt einer perforierten Wand vor bzw. nach dem Überformen der Substitutionsplatten.
11A und 11B zeigen eine alternative Ausführungsform eines Abschnitts einer perforierten Wand vor bzw. nach dem Überformen einer Substitutionsplatte.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf 1 weist ein Handschuhfachbehälter 10 einen Boden 11, eine linke und eine rechte Seite 12 und 13 sowie eine Vorder- und eine Rückseite 14 und 15 auf, die alle eine offene Öffnung 16 festlegen. Der Behälter 10 wird üblicherweise durch Spritzgießen eines geeigneten Thermoplasten, wie thermoplastisches Polyolefin (TPO), ausgebildet. An der Vorderseite 14 können Positionierstifte 17 angebracht sein, um das Befestigen beispielsweise einer äußeren Verkleidungsplatte der Handschuhfachtür zu unterstützen. Andere Merkmale, wie seitliche und obere Puffer 18 und ein Montagescharnier (nicht gezeigt), stellen eine gewünschte Drehbewegung und das Halten des Behälters 10 innerhalb einer entsprechenden Öffnung im Instrumentenbrett des Fahrzeugs bereit.
Während eines Frontalzusammenstoßereignisses kann ein Insasse auf einem Vordersitz nach vorne in Richtung des Instrumentenbretts geschleudert werden (oder das Instrumentenbrett kann in Richtung des Insassen zurückgetrieben werden). Infolge der Position des Handschuhfachs unmittelbar vor dem Insassen können seine Knie am Handschuhfach aufprallen. 3 zeigt eine Aufpralllast 20, die an der Tür (nicht gezeigt) auftreffen kann, die den Behälter 10 gegen eine relativ fixierte Stützkonstruktion 21, die beispielsweise eine Fahrzeugtraverse beinhalten kann, schiebt. Um die Reaktionskräfte gegen die aufprallenden Knie des Mitfahrers zu verringern, ist eine hinreichend niedrige Steifigkeit des Behälters 10 vorgesehen, sodass ein angemessenes Stauchniveau des Behälters 10 auftritt, wann immer eine ausreichend hohe Aufpralllast angelegt wird.
Um eine ausreichende Formbeständigkeit für die Funktion als Aufbewahrungsbehälter und eine Langzeit-Haltbarkeit aufrechtzuerhalten, ist die Verwendung eines verhältnismäßig kräftigen Kunststoffmaterials zum Gießen des Behälters 10 wünschenswert. Demzufolge existierte bisher ein schwieriger Kompromiss zwischen der Behälterfestigkeit und seiner Stauchbarkeit, der unter Verwendung einer erheblichen Entwurfsarbeit und Tests beseitigt wurde, um einen voll funktionsfähigen Entwurf zu erhalten. Änderungen der Wandgröße, Formen und Dicke des Behälters wurden zusammen mit dem Hinzufügen oder Entfernen von empirisch abgeleiteten Verstärkungsrippen oder Schwächungsschlitzen iterativ verwendet, um Proben für Tests zu schaffen. Dieser Ansatz des Ausprobierens von Entwürfen eines Behälters resultiert in einem langsamen und teuren Verfahren.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Verbund-Handschuhfachbehälter bereit, wobei Abschnitte der Behälterwände strategisch durch Substitutionsplatten aus einem Material mit einer geringeren Härte (d. h. höherer Flexibilität) ersetzt werden. 4-6 zeigen einen Verbundbehälter 30 mit einem Boden 31, einer linken und einer rechten Seite 32 und 33 sowie einer Vorder- und einer Rückseite 34 und 35, die alle eine offene Öffnung 36 festlegen. Der Hauptwiderstand, der beim Stauchen des Behälters 30 überwunden werden muss, wird von den Behälterwänden bereitgestellt, die sich in einer Richtung erstrecken, die an der Aufpralllast ausgerichtet ist. Wenigstens eine dieser Wände ist perforiert, um mindestens einen die Steifigkeit verringernden Spalt zu schaffen, und in jeden Spalt wird eine Substitutionsplatte eingesetzt.
Die Aufpralllast wird im Wesentlichen in einer Richtung der Normalen (d. h. Senkrechten) zur Vorderseite 34 angelegt. Demzufolge sind die im Wesentlichen an der Aufpralllast ausgerichteten Wände die Wände, die ebenfalls im Wesentlichen lotrecht zur Vorderseite 34 sind, d. h. der Boden 31 sowie die linke und die rechte Seite 32 und 33. Somit sind die in 4 und 5 gezeigten Substitutionsplatten 37, 38 und 39 jeweils in einen die Steifigkeit verringernden Spalt 40, 41 und 42 eingeformt, wie in 6 gezeigt. Die Platten 37-39 sind vorzugsweise durch Überformen mit einem weichen Material (z. B. Gummi) ausgebildet, um die durch die Spalte 40-42 eingeführte Steifigkeitsverringerung aufrechtzuerhalten. Das weiche Gummimaterial kann ein bekanntes thermoplastisches Elastomer (TPE) umfassen und kann vorzugsweise vulkanisiert sein (z. B. TPV). Der die Wände um die Spalten ausbildende Hauptsubstratkörper wird vorzugsweise aus einem Ausgangsmaterial, wie TPO oder einem anderen Polypropylen, gegossen, das mit einer größeren Härte als das weiche Gummimaterial gewählt wird. Mit dieser Konstruktion kann die Steifigkeit des Behälters einfach durch Feinanpassung der Größe und Anordnung der Spalte und der relativen Härte des für die Substitutionsplatten verwendeten Materials eingestellt werden.
Um die Substitutionsplatten 37-39 formschlüssig in den Spalten 40-42 zu halten, legt die Grenzfläche zwischen einer Substitutionsplatte und ihrem jeweiligen Spalt Sperrflächen zum mechanischen Festhalten der Platten fest. Wie in 6 gezeigt, können die Sperrflächen eine Nut-und-Feder-Anordnung umfassen, wobei sich die Federn 43-45 entlang eines Innenumfangs des jeweiligen Spalts erstrecken. Wenn die Substitutionsplatten an den Spalten überformt werden, bilden sie jeweils eine entsprechende Nut entlang ihrer Außenkanten aus, um jede Feder aufzunehmen.
Ein erfindungsgemäßes zweistufiges Gießen ist 7A und 7B dargestellt, die einen Handschuhfachbehälter 50 im Querschnitt durch die lateralen Seiten und den Boden darstellen. In einer ersten Stufe wird ein Hauptsubstrat 51 unter Verwendung eines Kunststoffmaterials mit einer ersten Härte in einen konkaven Körper eingespritzt. Jede der gezeigten Seiten wird durch Aufnehmen von die Steifigkeit verringernden Spalten 52 so gegossen, dass sie eine perforierte Wand umfasst. Der Umfang jedes Spalts 52 weist eine Feder 53 auf, die sich unter Ausbildung eines Flansches nach innen erstreckt. In einer zweiten, in 7B gezeigten Stufe wird jeder Spalt 52 unter Verwendung von Spritzgießen eines elastischen Materials mit einer zweiten Härte, die geringer ist als die erste Härte, mit einer Substitutionsplatte 54 überformt, wodurch die Spalte 52 geschlossen werden. Beim Überformen der Federn 53 wird eine Nut 55 entlang der Außenkante der Substitutionsplatten 54 ausgebildet, sodass diese daran gehindert werden, aus den Spalten zu fallen. Infolge der relativen Größe und Anordnung von Spalten 52 und Platten 54 stellen die kombinierte erste und zweite Härte einen vorbestimmten Kollaps des Behälters 50 als Reaktion auf die Aufpralllast bereit. In Behältern beispielsweise, die unter Verwendung von TPO für das Substrat hergestellt wurden, reduzierte die Einführung von Substitutionsplatten aus TPV die Gesamtsteifigkeit des Behälters ohne Einführung problematischer Löcher durch den Behälter um 44 %. Die resultierende Änderung der Steifigkeit, die sich aus den vorgeschlagenen Änderungen einer Fenstergröße für eine Substitutionsplatte ergibt, kann durch Verwendung von Computermodellierungen einfacher vorhergesagt werden, wodurch die Abhängigkeit vom Ausprobieren bei einem Behälterentwurf verringert wird. Weiterhin kann durch Einführen von kontrastierenden Farbschemata für die Substitutionsplatten ein gefälliges Aussehen erhalten werden.
Das zweistufige Gießen kann unter Verwendung von Gießanlagen mit Einlegevorrichtungen für Einsätze erreicht werden. Mehr bevorzugt wird für die Erfindung eine rotierende Form verwendet, wobei eine Kernplatte nach jeder Stufe rotiert, wodurch ein Überformprozess in zwei Zyklen abgeschlossen wird.
8 und 9 stellen eine alternative Ausgestaltung der Substitutionsplatten dar. Insbesondere weist ein Behälter 60 eine Substitutionsplatte 61 auf, die sich in einem die Steifigkeit verringernden Spalt 62 befindet. Die Platte 61/der Spalt 62 erstrecken sich sowohl in einer lateralen Seitenwand 63 als auch in einer Bodenwand 64. Die Bodenwand 64 enthält ebenfalls Spalte 65 und 66, die durch Substitutionsplatten 67 bzw. 68 gefüllt sind. Eine Reihe von Spalten 70, 71 und 72 sind entlang einer Linie beabstandet, die an der Aufprallrichtung ausgerichtet ist, und diese sind durch eine Substitutionsplatte 73 gefüllt, die sich kontinuierlich über die Bodenwand 64 erstreckt. Ein Paar länglicher Spalte 74 und 75 in der Bodenwand 64 erstreckt sich nebeneinander in der Aufprallrichtung und diese sind durch eine Substitutionsplatte 76 gefüllt. Jede Anordnung kann einen bestimmten Einfluss auf die Änderung der Steifigkeit haben und kann dazu verwendet werden, die Leistung eines bestimmten Handschuhfachbehälters zu individualisieren.
Andere Alternativen sind in 10 und 11 gezeigt. 10A zeigt eine perforierte Wand 80 mit Spalten oder Durchbrüchen 81, 82 und 83 zum Verringern der Steifigkeit einer Wand 80, wie für entlang der Ebene der Wand 80 angelegten Kräften gemessen. Jeder Spalt 81-83 beinhaltet eine Sperrfläche, die eine Feder umfasst, welche sich in jeden Spalt entlang seines Innenumfangs erstreckt. 10B zeigt überformte Substitutionswände 84, 85 und 86, die mittels einer zweiten Stufe aus einem weichen Gummimaterial ausgebildet sind.
In 11A weist eine perforierte Wand 90 Spalte oder Durchbrüche 92, 93 und 94 auf, wobei eine gemeinsame Sperrfläche 91 als ein Spalte 92, 93 und 94 umgebender Innenflansch ausgebildet ist. 11B zeigt eine einzige Substitutionswand 95, die Sperrflanschflächen 91 überformt und alle Spalte 92, 93 und 94 füllt.

Claims

Handschuhfachbehälter eines Fahrzeugs, umfassend: ein gegossenes Substrat umfassend ein Kunststoffmaterial mit einer ersten Härte, das einen konkaven Körper mit Behälterseiten, einem Behälterboden und einer offenen Öffnung umfasst, wobei die Seiten eine Vorderwand beinhalten, die zum Aufnehmen einer Aufpralllast im Wesentlichen in einer Richtung der Normalen angeordnet ist, und die Seiten mindestens eine perforierte Wand beinhalten, die im Wesentlichen an der Richtung der Normalen ausgerichtet ist und mindestens einen die Steifigkeit verringernden Spalt aufweist; und eine Substitutionsplatte, umfassend ein elastisches Material mit einer zweiten Härte, die geringer ist als die erste Härte, die in den Spalt eingeformt wird und diesen verschließt, wobei der Spalt und die Substitutionsplatte Sperrflächen zum Halten der Substitutionsplatte festlegen und wobei die kombinierte erste und zweite Härte einen vorbestimmten Kollaps als Reaktion auf die Aufpralllast bereitstellen.
Handschuhfachbehälter nach Anspruch 1, wobei sich die perforierte Wand an einer lateralen Seite befindet, die sich quer von der Vorderwand erstreckt.
Handschuhfachbehälter nach Anspruch 1, wobei sich die perforierte Wand an dem Behälterboden befindet, der sich quer von der Vorderwand erstreckt.
Handschuhfachbehälter nach Anspruch 1, wobei die Seiten gegenüberliegende laterale Seiten beinhalten, die jeweils eine perforierte Wand sind, die sich quer von der Vorderwand erstreckt, und wobei der Behälterboden eine perforierte Wand ist, der sich quer von der Vorderwand erstreckt.
Handschuhfachbehälter nach Anspruch 1, wobei die Sperrflächen eine Nut-und-Feder-Anordnung umfassen, wobei das Substrat eine Feder beinhaltet, die sich entlang eines Innenumfangs des Spalts erstreckt, und wobei eine entsprechende Nut durch Überformen einer Außenkante der Substitutionsplatte auf die Feder ausgebildet ist.
Handschuhfachbehälter nach Anspruch 1, wobei das Kunststoffmaterial mit der ersten Härte ein thermoplastisches Polyolefin umfasst.
Handschuhfachbehälter nach Anspruch 1, wobei das Kunststoffmaterial mit der ersten Härte ein thermoplastisches Polypropylen umfasst.
Handschuhfachbehälter nach Anspruch 1, wobei das elastische Material ein thermoplastisches Copolymer ist.
Handschuhfachbehälter nach Anspruch 8, wobei das elastische Material vulkanisiert ist.
Handschuhfachbehälter nach Anspruch 1, wobei das erste Kunststoffmaterial und das elastische Material pigmentiert sind, um einen Farbkontrast bereitzustellen.