DE29805295U1 - Instrumententafel für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
Instrumententafel für ein KraftfahrzeugInfo
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Description
Dipl.-lng. J. Pfenning (-1994) Dipl.-Phys. K. H. Meinig (-1995)
Dr.-lng. A. Butenschön, München Dipl.-lng. J. Bergmann* Berlin Dipl.-Phys. H. Nöth, München
Dipl.-Chem. Dr. H. Reitzle, München Dipl.-lng. U. Grambow, Dresden
Dipl.-Phys. H. J. Kraus, München
■auch Rechtsanwall
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Berlin,
16.03.1998 BE/SCHU-SOMMER ALLI
16.03.1998 BE/SCHU-SOMMER ALLI
SOMMER ALLIBERT-LIGNOTOCK GMBH
Daimlerstrasse 1, 76732 Worth am Rhein
Daimlerstrasse 1, 76732 Worth am Rhein
Instrumententafel für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Instrumententafel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Unter "Instrumententafel" ist im folgenden eine Schalenkonstruktion
zu verstehen, die die Sichtseite eines Fahrzeugcockpits vorgibt und in der Regel Bedienungselemente-und
Anzeigeinstrumente trägt. Fahrzeugcockpits mit entsprechenden Instrumententafeln sind
beispielsweise in der DE 34 47 185 Al und der EP 0 515 287 Al beschrieben. Bei diesem Stand der Technik
bestehen die Instrumententafeln aus einem tragenden, formstabilen Trägerteil, das sichtseitig meist
mit einer dekorativen Kunststoff-Folie kaschiert ist. Üblich ist es auch, die Dekorfolie der Kaschierung
ganzflächig oder in Teilbereichen mit Polsterschaum zu unterlegen, um eine angenehme Haptik (Griffigkeit)
zu erzielen. Die Trägerteile werden dabei aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt: Hartschaumschalen
mit angeschäumter Kaschierung, spritzgegossene Thermoplastschalen und Holzfaserformteile sind üblich.
Seit der Einführung des Airbags hat die Instrumententafel zusätzlich die Aufgabe, den Beifahrerairbag
optisch ansprechend abzudecken, ohne dessen Funktion einzuschränken. Zunehmend wird dabei gefordert, daß
das Airbagsystem sich nicht auf der Sichtseite der Instrumententafel abzeichnet (sogenannter "unsichtbarer"
Airbag). Hierzu werden die Instrumententafeln im Öffnungsbereich des Airbags rückseitig U- oder H-förmig
eingekerbt, so daß der expandierende Airbag ein oder zwei Klappen öffnen kann. Dabei dient entweder
der Werkstoff des Trägerteils selbst und/oder ein gesondert angebrachtes Bauelement als "plastisches
Scharnier". Beispielhaft sei hierzu die DE 36 11 468 Al genannt. Zum Airbagsystem gehört auch ein Führungsstutzen
für den expandierenden Airbag, der sogenannte Schußkanal, der meist ein gesondertes Bauelement
ist, das an der Instrumententafel vormontiert angebracht sein kann. Die Fertigung von Instrumententafeln
als thermoplastisches Spritzgußteil gestattet es, bei einfacher Fahrzeugausstattung auf das Kaschieren
der Instrumententafeln zu.verzichten, beispielsweise
zugunsten einer Oberflächenstrukturierung (Ledernarbung o.a.). Bei unkaschierten Instrumententafeln
ergeben sich jedoch Schwierigkeiten bei der Befestigung von Zusatzelementen, beispielsweise bei
der Vormontage eines Schußkanals für den Airbag. Als 0 Fügeverfahren kommen nur solche in Frage, die sich
sichtseitig nicht störend bemerkbar machen (Kleben, Schweißen), wodurch Gestaltungs- und Fertigungsmöglichkeiten
eingeschränkt werden. Hierzu kommt, daß sehr unterschiedliche Anforderungen an die Material-5
eigenschaften der Instrumententafel selbst, des
Schußkanals und den Öffnungsbereich für den unsichtbaren
Airbag gestellt werden. Die Instrumententafel soll in der Kälte nicht verspröden, jedoch bei höheren
Innenraumtemperaturen formstabil bleiben; der Werkstoff darf also nicht zu flexibel sein, an seine
Zugfestigkeit werden aber nicht allzu große Anforderungen gestellt. Der Scharnierbereich der Öffnungsklappen
des unsichtbaren Airbagsystems 'sollte dagegen möglichst flexibel sein, um seiner Funktion gerecht
zu werden. Der Schußkanal sollte hochfest und steif sein. Die Elastizitätsmoduln, die Bruchdehnung und
die Zugfestigkeit der genannten Elemente einer Instrumententafel mit unsichtbarem Airbag sollen also
sehr unterschiedlich sein. In der Praxis werden dafür auch unterschiedliche Werkstoffe eingesetzt, mit dem
Nachteil, daß das Recycling erschwert und verteuert wird. Weiterhin erschwert die Uneinheitlichkeit der
Werkstoffe den Einsatz unkaschierter Instrumententafeln, bei denen das Fügen von Bauteilen durch Nieten
0 oder Schrauben sichtseitig unerwünscht ist, obwohl die Fertigung von thermoplastischen Spritzgußteilen
wirtschaftlich vorteilhaft ist und viel gestalterischen Spielraum läßt.
Es stellt sich daher die Erfindungsaufgabe, eine Instrumentafel
aus einem thermoplastischen Werkstoff anzugeben, die das Anbringen eines unsichtbaren Airbags
auf einfache Weise gestattet und die besser recycelt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs gelöst; die Ansprüche 2 bis 10 geben vorteilhafte
Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Instrumententafel an.
Durch eine einen Öffnungsbereich in der Instrumententafel
für den Airbag vorgebende, den Öffnungsbereich vollständig umrandende rückseitige Querschnittsschwächung
der Instrumententafel, eine umlaufende SoIlbruchstelle also, die auf der Sichtseite nicht in
Erscheinung tritt, wird bei der Betätigung des Airbags dessen Öffnungsbereich komplett als Deckel abgesprengt.
Das hat zwei Vorteile:
- Der Werkstoff der Instrumententafel braucht
nicht auf Eigenschaften eines plastischen Scharniers
abgestimmt zu werden, sondern kann die für die Formstabilität in der Wärme notwendige Steifigkeit
besitzen.
Es entfällt die Gefahr, die bei den üblichen U- und H-förmig geschwächten Instrumententafeln
besteht, daß von den Enden der Schwächung unkontrollierte Anrisse der Instrumententafeln ausge-
0 hen.
Ein an der Instrumententafel vormontierter Schußkanal erleichtert nicht nur die Gesamtmontage der Instrumententafel,
sondern er ermöglicht es auch, den als 5 Deckel absprengbaren Öffnungsbereich der Instrumententafel
für den Airbag mit Hilfe eines flächigen Polymerscharniers (eines plastischen Scharniers also)
sicher zu befestigen. Die Vormontage des Schußkanals und die Befestigung des Polymerscharniers am
0 "Öffnungsdeckel" der Instrumententafel mit Hilfe einer flächigen Materialverschweißung garantiert eine
einwandfreie Sichtseite der Instrumententafel, da in beiden Fällen die Verschweißung auf ihrer Rückseite
erfolgt. Die Befestigung des Polymerscharniers am Schußkanal muß nicht notwendigerweise eine aus-
schließliche Materialverschweißung sein, es kann beispielsweise zweckmäßig sein, Schrauben und/oder Nieten
als zusätzliche Sicherung einzusetzen; da der Schußkanal rückseitig angeordnet ist, die Sichtseite
also nicht beeinflußt. Um eine sichere Schweißverbindung zu erzielen, bestehen erfindungsgemäß Instrumententafel,
Schußkanal und Polymerscharnier aus einem Thermoplast einheitlicher Polymerbasis, aber unterschiedlicher
Flexibilisierung. Die einheitliche PoIymerbasis garantiert problemlose Verschweißbarkeit
aller Bauelemente, die Möglichkeiten unterschiedlicher Flexibilisierung durch Compound-Bildung (chemischer
Werkstoffverbund, Co-Polymer) lassen es zu, das Polymrescharnier mit einer Reißdehnung bis zu beispielsweise
3 00 % zu versehen und somit einen Abriß des "Öffnungsdeckels" sicher zu unterbinden. Eine
anpaßte Mineralstoff-Füllung der Thermoplastmatrix
kann die geforderte Formstabilität der Instrumententafel in der Wärme bewirken; bei dem Schußkanal, der
0 von den genannten Bauteilen mechanisch am höchsten belastet wird, wenn der Airbag auslöst, sorgt bei
geringem Flexibilisierungsgrad des Basispolymers eine Faserverstärkung für die erhöhte Festigkeit. Als Basispolymer
eignet sich beispielsweise Polypropylen, das ein günstiges Verhältnis von Preis und Eigenschaft
sspektrum aufweist; für die Co-Polymerbildung zur Flexibilisierung bietet der Stand der Technik
hinreichende Möglichkeiten, hierzu sei beispielsweise Ethylen/Propylen-Dien (EPDM) genannt. Während für das
Polymerscharnier Reißdehnungen bis zu 3 00 % durch Flexibilisierung erzielbar sind, ist der Flexibilisierungsgrad
der eigentlichen Instrumententafel geringer; die Flexibilisierung sollte hier gerade ausreichend
sein, einen Splitterbruch bei niedrigen Tem-5 peraturen (Wintertemperaturen) zu vermeiden. Dafür
kann das Thermoplast der Instrumententafel eine Mineralstoff-Füllung,
beispielsweise Talkum, von 15 - 20 Gew.% enthalten, um die Formstabilität in der Wärme
zu gewährleisten. Ebenfalls gering flexibilisiert (wie die Instrumententafel) ist der Werkstoff des
Schußkanals, dessen Festigkeit durch Einlagerung von Fasern, beispielsweise Glasfasern mit einem Gewichtsanteil
von 15 - 3 0 %, noch erhöht wird. Die Sicherheit des Polymerscharniers kann durch eine Gewebeeinlage
erhöht werden.
Für das Verschweißen der Bauteile miteinander sind verschiedene Schweißverfahren anwendbar. Ultraschall-,
Reib-, Vibrations- und Laserschweißung seien genannt, wobei die drei erstgenannten Verfahren mit
mechanischem Energieeintrag fertigungstechnisch günstig sind. Großflächige Verschweißungen lassen sich
optimieren, wenn eine der zu verschweißenden Flächen eine Vielzahl flächig verteilter Schweißstege oder
Schweißnoppen besitzt. Vor allem die Verschweißung des Polymerscharniers mit dem abgesprengbaren Deckel
der Instrumententafel kann so optimiert werden. Die umlaufende Querschnittsschwächung der Instrumententafel
kann beispielsweise eine rückseitige Kerbe sein.
Allerdings besteht dann die Gefahr, daß im Laufe der Zeit die Kerbe sich doch sichtseitig abzeichnet. Günstiger
ist es, die Querschnittsschwächung dadurch zu realisieren, daß sie aus einer dichten Folge von
Sackbohrungen geringen Durchmessers besteht, die bei-0 spielsweise mit Laserstrahlen erzeugt werden können,
ein Verfahren, daß in der DE 196 36 429 Al beschrieben
ist und bereits Eingang in die Fertigungstechnik gefunden hat. Es lassen sich so Reißnähte (Querschnittsschwächungen)
herstellen, die sich auf der
bearbeiteten Fläche (Sichtseite) nicht abzeichnen und die eine definierte Bruchfestigkeit aufweisen.
Die vorliegende Instrumententafel ist vorzugsweise sichtseitig nicht kaschiert. Bei einer derartigen
Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn die Sichtseite
der Instrumententafel eine Oberflächenstruktur besitzt, beispielsweise eine Ledernarbung. Solche
Strukturen lassen sich bei der Fertigung durch Spritzgießen problemlos erzeugen und werten das Formteil
optisch erheblich auf. Auch körnige Oberflächen können zur Vergütung angewendet werden. Bei Ledernarbungen
ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß gegenüber einer FoIienkaschierung kein Musterverzug
auftritt.
Die vorliegende Instrumententafel kann jedoch auch kaschiert sein. Das erfordert, soll ein. einwandfreies
Öffnen der Abdeckung bei der Auslösung des Airbags sichergestellt sein, daß die Kaschierung im Öffnungsbereich
eine mit der Querschnittsschwächung der Instrumententafel deckungsgleiche rückseitige Querschnittsschwächung
besitzt. Da das Laserperforationsverfahren nach DE 196 36 429 Al auch für die gemeinsame
Perforation einer Mehrschichtanordnung geeignet ist, können sogar schaumhinterlegte Folien zur Kaschierung
verwendet werden.
Die Erfindung sei nunmehr anhand des in Fign. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Instrumententafel mit vormontier-
tem Schußkanal und Polymerscharnier, und
Fig. 2 eine vergrößerte Wiedergabe des Bereichs A in Fig. 1.
In Fig. 1 ist mit 1 die Instrumententafel bezeichnet, mit 2 der Schußkanal. Beide Elemente bestehen aus mit
EPDM flexibilisiertem Polypropylen, wobei die Instrumententafel
1 mit 20 Gew.% Talkum gefüllt und der Schußkanal 2 mit beispielsweise 30 % Glaskurzfasern
verstärkt sind. Das flächige Polymerscharnier 3 ist ein Compound von Polypropylen mit Ethylen/Buthylen,
ein Werkstoff mit thermoplastischen Eigenschaften.
Der Schußkanal 2 ist mit den Versteifungsrippen 2' mechanisch verstärt, um den mechanischen Belastungen
des expandierenden Airbags gut gewachsen zu sein. (Die Airbageinheit ist in Fig. 1 nicht mit dargestellt)
. Das Polymerscharnier 3 besitzt Schweißstege 4, die ein flächiges Verschweißen ermöglichen. Diese
Schweißstege 4 reduzieren einerseits die Größe der Schweißfläche auf ein schweißtechnisch beherrschbares
Maß (beispielsweise beim Vibrationsschweißen), andererseits ermöglichen sie dabei eine ganzflächige Verbindung
des Polymerscharniers mit Instrumententafel und Schußkanal. Eine Nietreihe aus Nieten 6 kann die
Verbindungsfläche zwischen dem abgewinkelten Schenkel
des Polymerscharniers 3 und dem Schußkanal 2 gegen Schälspannungen sichern. Der Öffnungsbereich der In-0
strumententafel für den Airbagdurchtritt ist durch die Querschnittsschwächung 5 vorgegeben, die aus einer
Reihe von Sacklöchern geringen Durchmessers besteht, die mit Hilfe von Laserstrahlen eingebracht
wurden. Häufungsdichte und Tiefe dieser Bohrungen 5 geben dabei eine definierte Reißnaht vor und garan-
tieren ein störungsfreies, definiertes Absprengen des
Öffnungsdeckels. In Fig. 2 ist diese Querschnittsschwächung
5 anhand des vergrößert dargestellten Ausschnitts A in Fig. 1 erläutert, bei gleicher Benennung
der Bauelemente.
Claims (10)
1. Aus thermoplastischem Werkstoff bestehende Instrumententafel für ein Kraftfahrzeug mit nicht
sichtbarer Abdeckung eines von dem Innenraum des
Kraftfahrzeugs aus betrachtet hinter der Instrumententafel
(rückseitig) angebrachten Airbagsystems,
gekennzeichnet durch eine einen Öffnungsbereich in der Instrumenten
gekennzeichnet durch eine einen Öffnungsbereich in der Instrumenten
tafel für den Airbag vorgebende, den Öffnungsbereich vollständig umrandende rückseitige Querschnittsschwächung
der Instrumententafel, einen an der Instrumententafel montierten Schußkanal
für den Airbag, wobei der Öffnungsbereich in der
Instrumententafel für den Airbag durch ein Polymerscharnier mit dem Schußkanal verbunden ist
und sowohl der Schußkanal an der Instrumententafel als auch das Polymerscharnier zumindest am
0 Öffnungsbereich in der Instrumententafel für den
Airbag durch eine Materialverschweißung befestigt sind, und wobei Instrumententafel, Schußkanal
und Polymerscharnier aus einem Thermoplast einheitlicher Polymerbasis, aber unterschiedlieher
Flexibilisierung bestehen.
2. Instrumententafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Basispolymer für Instrumententafel, Schußkanal und Polymerscharnier Polypropylen (PP) ist.
3. Instrumententafel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Werkstoff der Instrumententafel zur Einstellung der Flexibili-
sierung zusätzlich eine Mineralstoff-Füllung aus
15 - 20 Gew.% Talkum aufweist.
4. Instrumententafel nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des
Schußkanals des Beifahrerairbags nur gering fle-
xibilisiert ist und eine Mineralfaserverstärkung
aus 15-30 Gew.% Glasfasern'aufweist.
5. Instrumententafel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des
Polymerscharniers hoch flexibilisiert ist und eine Reißdehnung von mehr als 200 % aufweist.
6. Instrumententafel nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerscharnier eine Gewebeeinlage besitzt.
7. Instrumententafel nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Poly
merscharnier eine Vielzahl von flächig verteilten Schweißstegen für die Verbindung mit dem
Öffnungsbereich und/oder Schußkanal besitzt.
5
8. Instrumententafel nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Öffnungsbereich des Airbags vorgebende Querschnittsschwächung
der Instrumententafel aus einer dichten Folge von Sackbohrungen geringen Durchmessers besteht.
9. Instrumententafel nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Instrumententafel unkaschiert ist und auf der
Sichtseite eine Oberflächenstruktur besitzt.
10. Instrumententafel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Instrumententafel
sichtseitig kaschiert ist und die Kaschierung eine mit der den Öffnungsbereich
des Beifahrerairbags vorgebenden Querschnitts-Schwächung der Instrumententafel deckungsgleiche
rückseitige Querschnittsschwächung besitzt.
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|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19980702 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
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| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20040519 |
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| R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20061003 |