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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
Erfindung betrifft Kraftfahrzeug-Airbagabdeckungen und insbesondere
ein Verfahren zum Bilden einer versteckten Reißnaht in der Haut einer Airbagabdeckung,
die durch die Kraft einer Airbagaufblähung reißt, um eine Öffnung in
der Haut für Entfaltung
des Airbags auszubilden, und betrifft weiterhin ein resultierendes
Reißnahterzeugnis
mit in gleichen Abständen
angeordneten verjüngten
Löchern
mit kontrollierter Tiefe.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Ein
gebräuchlicher
Typ von Innenzierverkleidung oder -abdeckung, die verwendet wird,
um den Airbag in einem Kraftfahrzeug abzudecken und zu verstecken,
umfasst eine dünne
elastische Kunststoffhaut mit einer nicht glänzenden genarbten Außenfläche, ein
starres Halteglied oder Substrat und eine Zwischenschicht aus Weichkunststoffschaum zwischen
der Haut und dem Substrat. In manchen Fällen wird der Schaum weggelassen.
Die vorliegende Erfindung betriff jene Abdeckungen, bei denen die Haut
aus einem thermoplastischen Polymer oder wärmeaushärtbaren Harz gebildet ist und
mit einer unsichtbaren Reißnaht
versehen ist und das Substrat eine oder mehrere Türen enthält, die
vom sich aufblähenden
Airbag beaufschlagt werden und gegen die Abdeckung drücken, um
die Reißnaht
abzutrennen und dann nach außen
zu schwenken, um eine Öffnung
in der Abdeckung für
Entfaltung des Airbags in eine schützende Position im Fahrgastraum
auszubilden. Diese Reißnähte werden
in verschiedenen Gestaltungen oder Mustern vorgesehen, wobei die
gebräuchlichste
eine C-, H-, U- oder X-Form hat und wobei das Muster die Zahl der
im Substrat benötigten Türen bestimmt.
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Aus
verschiedenen Gründen
ist es wünschenswert,
dass die Reißnähte und
damit das Vorhandensein des Airbags vor Sicht versteckt sind, und dies
hat man daher auf mehrere verschiedene Weisen erreicht. So eine
Reißnaht
wird gewöhnlich
als "unsichtbare
Reißnaht" bezeichnet. Eine
Methode, so eine unsichtbare Reißnaht bereitzustellen, ist
das Bilden einer die Reißnaht
definierenden Nut oder Reihe von Vertiefungen in der Rückseite
der Haut. Dies hinterlässt
einen dünnen
und dadurch geschwächten
Abschnitt an der äußeren oder
Sichtseite der Haut, der die Reißnaht definiert, ohne außen während normaler
Betrachtung durch einen gewöhnlichen
Fahrzeuginsassen seine Gegenwart zu verraten. Beispiele für solche
unsichtbaren Airbagabdeckungs-Reißnähte sind
in den US-Patenten Nr. 5,072,967, 5,082,310, 5,316,822, 5,348,339
und 5,632,914 offenbart. Die Reißnaht kann auf verschiedene
Arten in der Rückseite
der Haut gebildet werden, wie dem Fachmann bekannt ist.
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Alle
Vorschläge
zum Schwächen
der Naht sind zwar für
ihre beabsichtigten Zwecke geeignet, erfordern aber präzise und/oder
mehrfache Bearbeitungssequenzen, die zu den Herstellungskosten der Airbagabdeckung
hinzukommen können.
Außerdem hat
es sich gezeigt, dass unter bestimmten Umständen die Stelle einer unsichtbaren
Reißnaht
auf der Rückseite
der Haut "durchscheinen" und auf der Vorderseite
der Haut erkennbar sein kann.
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Im
Falle von Laserpunktierung offenbart das US-Patent Nr. 5,632,914, übertragen
auf den Inhaber der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung, die eine
Präzisionsjustierung
von sehr kleinen Löchern erfordert,
die eine Schale vollständig
durchdringen. Die Anordnung ist bei normaler Betrachtung zwar unsichtbar,
stellt aber eine Unterbrechung in der Oberfläche der Schalen- oder Hautabdeckung
des Airbags dar. Außerdem
resultiert die sehr kleine Natur der Löcher in Verbindung mit einer
großen
Menge, um angemessene Schwächung
zu erleichtern, in einer Zunahme der Anlagenpräzision und Zykluszeit, und
beide Merkmale resultieren in erhöhten Herstellungskosten.
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Die
US-A-5 335 935 offenbar eine Airbagabdeckung mit oberen und Außenflächen, die
mit einer Schicht Leder verbunden sind, die eine zerbrechbare Reißnaht auf
der Innenseite enthält.
Die Reißnaht enthält eine
Vertiefung, die einen Abschnitt mit reduzierter Dicke in der Lederschicht
bildet. Die äußere Lederhaut
ist perforiert, und das Lochmuster ist von der Außenseite
des mit Leder bedeckten Gegenstands her unsichtbar.
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Die
EP-A-O 779 185 ist auf eine durch einen Laser erzeugte Reißlinie mit
kontinuierlichem reduzierten Querschnitt gerichtet, die eine starke
Tendenz hat, auf der Vorderseite der Airbagabdeckung durchzuscheinen.
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KURZE DARSTELLUNG DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung ist in den beigefügten
Ansprüchen
definiert.
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Das
Verfahren und das resultierende Reißnahterzeugnis der vorliegenden
Erfindung ist eine deutliche Verbesserung gegenüber den obigen Verfahren zum
Bilden einer Reißnaht
in einer dünnen thermoplastischen
oder wärmeaushärtbaren
Kunststoffhaut für
eine Airbagabdeckung und bietet insbesondere kostengünstige,
preiswerte Laserherstellungsflexibilität, indem verschiedene vorbestimmte Reißnahtmuster,
die nicht durch die Schale oder Haut durchscheinen, auf sich wiederholende
Weise gebildet werden können,
wobei an jedem von einer Vielzahl von in gleichen Abständen angeordneten
Löchern
die gleichen Lasereinstellungen verwendet werden können, um
ein teilperforiertes Lochmuster auszubilden, bei dem jedes Loch
den gleichen Halsdurchmesser, den gleichen Abstand und eine kontrollierte
Tiefe von gleichmäßiger Abmessung
hat, die alle eine Reißnaht
von Teilperforationen bilden, die durch beabstandete Löcher mit
dem gleichen Halsdurchmesser und kontrollierter Tiefenverjüngung auf der
Innenseite einer Schale oder Haut definiert ist, die nicht durch
die Schale oder Haut durchscheint, und die die gleichen Reißeigenschaften
wie ein V-Nut-Laserausschnitt beibehält, der die Schale oder Haut
entweder kontinuierlich oder mit beabstandeten Segmenten teilweise
durchschneidet.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Airbagabdeckung wie in Anspruch
1 definiert und ein Verfahren zur Herstellung einer versteckten
Reißnaht
in einer Airbagabdeckung wie in Anspruch 9 definiert bereit.
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Das
Verfahren wird bei der vorliegenden Erfindung durchgeführt unter
Verwendung eines auf einem Roboter oder auf einem Mehrachsen-Zufuhrsystem
montierten Lasers und eines Steuergeräts für den Laser und das Zufuhrsystem,
die arbeiten, um eine Vielzahl von in gleichen Abständen angeordneten
Löchern
auf der Innenseite einer Haut- oder Schalenabdeckung für ein Airbag-Entfaltungssystem auszubilden,
wobei jedes Loch eine kontrollierte Tiefe hat, die durch pulsierendes
Ein- und Ausschalten des Lasers mit der gleichen Rate oder im Wesentlichen
der gleichen Rate gebildet wird, und gleichzeitiges Vorrücken des
Zufuhrsystems mit einer Geschwindigkeit, die mit der Pulsrate synchronisiert
ist, so dass jedes Loch präzise
geformt und beabstandet wird, um ein teilperforiertes Lochmuster
von in gleichen Abständen
angeordneten Teilperforationen auszubilden, die als Löcher mit
dem gleichen Halsdurchmesser und einer kontrollierten Tiefenverjüngung gebildet
sind, um nicht durch die Schale oder Haut durchzuscheinen, und die
die gleichen Reißeigenschaften
wie ein V-Nut-Laserausschnitt beibehält, der die Schale oder Haut
teilweise durchschneidet.
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Die
Reißnaht
wird somit als eine Reihe von Teilperforationen gebildet, wobei
jedes Loch durch eine Laserpulsrate gebildet wird, die im Wesentlichen konstant
ist, und wobei der Abstand zwischen den jeweiligen Teilperforationen
durch die Zufuhrgeschwindigkeit des Teils in Bezug auf den Laser
bestimmt wird, so dass beim Vorbeibewegen die gleiche Zahl von Laserpulsen
an jedem Loch stattfindet, um ein Feld oder eine Matrix von lasergefertigten
Löchern von
präziser
Tiefe mit einer Lochgrößenabmessung in
der Rückseite
einer Schale oder Haut zu erzeugen, die nicht größer als ungefähr 0,08890
cm (0,035 Inch) im Halsdurchmesser und 0,05980 cm (0,020 Inch) in
der Tiefe ist, und mit einem Mittelpunktsabstand von 0,07620 cm
(0,030 Inch). Es hat sich gezeigt, das solche Lochgrößen in der
Innenseite das Durchscheinen auf der sichtbaren Oberfläche des
Armaturenbretts oder der Airbagabdeckung auf einem Lenkrad verhindern
und die Haut doch genügend schwächen, um
richtiges Reißen
während
Airbagentfaltung zu erleichtern. Solche Abmessungen sind repräsentativ
und haben sich als in einer Haut oder Abdeckung aus Materialien
aus TPU (Thermoplastikurethan) geeignet erwiesen, wie z. B. denen,
die in der anhängigen
US-Anmeldung mit der Seriennummer 08/319614 offenbart sind, die
durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
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Die
dünne Haut
oder Schale hat gewöhnlich eine
Nenndicke von ungefähr
0,1016 cm (0,040 Inch), und die repräsentativen lasergeformten Löcher liegen
völlig
innerhalb der Fähigkeit
eines CO2-Lasers. Weiterhin stellt der Laser
die Fähigkeit
bereit, die Löcher
in verschiedenen geometrischen Formen einschließlich rund, oval, quadratisch,
diamantförmig (rautenförmig) und
elliptisch auszubilden.
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Die
präzise
tiefen und beabstandeten Laserlöcher
werden in ihrer Reißnaht
bereitgestellt, die ein Feld oder eine Matrix mit einer Dichte oder
einem Abstand in Abhängigkeit
von ihrer Lochgröße definiert, was
den effektiven Querschnitt der Haut entlang der und quer über die
Reißnaht
und dadurch die Zugstärke
der Haut an der Reißnaht
um nicht mehr als ungefähr
50 Prozent reduziert, was erwiesenermaßen die strukturelle Ganzheit
der Haut angemessen bewahrt, während
dieselbe an der Reißnaht
so sehr ge schwächt
wird, dass die Letztere durch die typische Kraft einer Airbagaufblähung sicher
abschert oder reißt.
Die Löcher
können
in einer einzigen Reihe in dem vorbestimmten Reißnahtmuster angeordnet werden,
um die gewünschte
Reißnaht
zu definieren, oder sie können
in mehreren parallelen Reihen oder in einer zufälligen Anordnung als ein Feld
oder eine Matrix von Löchern
angeordnet werden, und je größer die
Zahl der Löcher
für ein
gegebenes Reißnahtmuster
ist, desto kleiner können
die Löcher
sein, um die gewünschte
Schwächung
zu erzeugen.
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Bei
Durchführung
der Laserfertigung der Reißnahtlöcher wird
die Airbagabdeckungs-Haut
in einer Aufspannvorrichtung an Ort und Stelle festgeklemmt, und
ein computergesteuerter CO2-Laser und ein ähnlich gesteuerter
Roboter, auf dem er montiert ist, werden mit Programmsteuerung betätigt, so
dass der Laser sehr präzise
dem gewünschten
Reißnahtmuster
auf der Haut in einem vorbestimmten Abstand davon folgt und die
benötigte
Größe und Zahl
von Löchern
nacheinander mit dem gewünschten
Abstand schnell fertigt. Das Reißnaht-Lochmuster mit seiner Gestaltung,
der Form und Größe der Löcher, dem Abstand
der Löcher
und der Zahl der Löcher
ist vorherbestimmt, und das Laser- und Robotersteuergerät wird dementsprechend
programmiert, so dass verschiedene Reißnaht-Lochmuster in ähnlichen
und unterschiedlichen Häuten
an einer einzigen Laserfertigungs-Arbeitszelle gefertigt werden
können.
Die Löcher
werden von der Innenseite oder Rückseite
der Haut oder Schale her gefertigt, wobei das Letztere vor der Bildung
der Schaumschicht daran (wenn eine Schaumschicht verwendet wird)
durchgeführt
wird, wie im Falle von hinterschäumten
Armaturenbretteinheiten, die die Abdeckung des Airbagentfaltungssystems
definieren. Der Schaum kann die Löcher füllen oder nicht, je nach den
Fließ-
und Aushärteeigenschaften
des Schaums. Alternativ kann es erwünscht sein, nach der Bildung
der Schaumschicht Teillochperforationen laserzufertigen, in welchem
Fall das Lochmuster in der Schaumschicht die Größe, die Form und den Abstand
der Löcher
in der Haut oder Schale im Wesentlichen dupliziert.
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Falls
gewünscht,
können
mehrere solche robotermontierten Laser oder feststehende Laser in
einer einzigen Arbeitszelle verwendet werden, um bestimmte Abschnitte
der Reißnaht
gleichzeitig zu fertigen, um die Fertigungszeit zu verkürzen.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue und
verbesserte Reißnaht
in der Haut einer Kraftfahrzeug-Airbagabdeckung bereitzustellen,
die als eine Reihe von Teillochperforationen gebildet wird, die
nicht durch die Haut oder Schale der Airbagabdeckung durchscheinen.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Reißnaht in
der Haut einer Kraftfahrzeug-Airbagabdeckung mit einer Reihe von
Teillochperforationen bereitzustellen, die eine Lochgrößenabmessung
von nicht mehr als ungefähr
0,08890 cm (0,035 Inch) Halsdurchmesser und 0,05080 cm (0,020 Inch)
Tiefe und 0,0762 cm (0,030 Inch) Mittelpunktsabstand auf der Innenseite
der Haut oder Schale haben, um für
eine normalsichtige Person unsichtbar zu sein, wenn sie bei und
innerhalb eines normalen Betrachtungsabstands im Fahrzeug betrachtet
werden (d. h. kein Durchscheinen).
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Haut für eine Kraftfahrzeug-Airbagabdeckung
mit einer Reißnaht
bereitzustellen, gebildet mit lasergefertigten Löchern im Inneren der Haut,
die an jedem Loch eine präzise
Tiefe haben, um eine leicht abtrennbare geschwächte Naht in einer Airbagabdeckung
bereitzustellen, ohne durch die Außenseite oder Außenfläche der
Abdeckung durchzudringen oder durchzuscheinen.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Haut oder
Schale für
eine Kraftfahrzeug-Airbagabdeckung mit einer unsichtbaren Reißnaht bereitzustellen,
gebildet durch präzise
gebildete Teilperforationen, die als lasergefertigte Löcher definiert
sind, die von der Rückseite
der Haut her gefertigt werden, um eine nahe an die Außenseite
der Haut angrenzend angeordnete Bodenfläche, aber eine kontrollierte
Tiefe zu haben, was das Durchscheinen der Löcher an der Außenseite
der Haut verhindert.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein flexibles
Verfahren zur Herstellung einer unsichtbaren Reißnaht in der Haut einer Kraftfahrzeug-Airbagabdeckung
bereitzustellen, indem die Reißnaht
mit Teilperforationen gebildet wird, die durch lasergefertigte Löcher entsprechend
einem Reißnahtmuster
definiert sind, das leicht verändert werden
kann, indem die Größe und/oder
Platzierung der Löcher
nebeneinander gesteuert wird.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine unsichtbare
Reißnaht
in der Haut einer Kraftfahrzeug-Airbagabdeckung bereitzustellen, gebildet
durch Laserfertigung eines Felds oder einer Matrix von teilperforierten,
beabstandeten Löchern
in der Haut entsprechend einem vorbestimmten Reißnahtmuster durch die gleiche
Zahl von Laserpulsen an jedem Loch, während der Laser in Bezug auf
die Haut relativbewegt wird.
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Noch
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein lasergeformtes
Lochmuster auf der Innen- oder Rückseite
einer Haut oder Schale bereitzustellen, das nicht so viel mechanische
Schwächung
der Haut oder Schale repräsentiert,
dass Durchscheinen in der Haut oder Schale verursacht wird.
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Und
noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine eine Airbagabdeckung
bedeckende Haut oder Schale bereitzustellen, die eine versteckte
Naht enthält,
gebildet durch ein Muster von Teilperforationen, die durch verjüngte Löcher definiert
sind, die in gleichmäßigen Abständen angeordnet
und mit einer gleichmäßigen Tiefe
nur in der Unterseite der Schale oder Haut gebildet sind, und wobei
der gleichmäßige Abstand
und die Tiefe der Löcher
so gewählt
sind, dass Durchscheinen verhindert wird, während gewünschtes programmiertes Lösen der
Abdeckung, wenn ein Airbag entfaltet wird, beibehalten wird.
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Eine
weitere Aufgabe ist es, so ein Durchscheinen durch ein Verfahren
zur Herstellung einer Airbagabdeckungs-Reißnaht zu verhindern, umfassend
die Schritte des Bereitstellens einer Laserpulssequenz, die mit
einer Teil-Zufuhrgeschwindigkeit koordiniert ist, die in einem gleichmäßig beabstandeten und
kontrolliert tiefen Lochmuster resultiert, um ein teilperforiertes
Lochmuster auszubilden, das nicht durch die sichtbare Oberfläche des
Teils durchscheint, während
eine geschwächte
Naht definiert wird, die die gleichen Reißeigenschaften von entweder
einer lasergeformten V-Nut, die eine geschwächte Naht definiert, oder von
durchgeformten Laser-Mikrolöchern
von dem im Patent '914
offenbarten Typ beibehält.
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Diese
und andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben
sich noch deutlicher aus der folgenden Beschreibung und den begleitenden
Zeichnungen, in denen:
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 eine
Perspektivansicht eines Kraftfahrzeug-Armaturenbretts ist, in dem
eine Airbagabdeckung mit einer teilperforierten unsichtbaren Reißnaht in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung eingebaut ist;
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2 eine
Ansicht entlang der Linie 2-2 in 1 ist, wenn
in der Richtung der Pfeile blickend;
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3 eine
vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts des Armaturenbretts entlang der Linie 3-3 in 1 ist,
wenn in der Richtung der Pfeile blickend;
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4A eine
vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts des Armaturenbretts von unten entlang der Linie
4A-4A in 3 ist, in der Richtung der Pfeile
blickend;
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4B eine
Schnittansicht entlang der Linie 4B-4B in 4A ist,
wenn in der Richtung der Pfeile blickend, wobei eine Ausführungsform
der Löcher
(d. h. verjüngte
runde Löcher),
die die Reißnaht
bilden, stark vergrößert gezeigt
ist;
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4C eine
vertikale Schnittansicht entlang der Linie 4C-4C von 4B ist;
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5 eine
Ansicht des Armaturenbretts in 1 ist, die
den Airbag zeigt, der durch eine beim Reißen der Reißnaht in der Haut im Armaturenbrett erzeugte Öffnung hindurch
entfaltet wird; und
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6 eine
schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Bilden der Reißnaht in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In 1 und 2,
auf die Bezug genommen wird, ist ein Kraftfahrzeug-Armaturenbrett 10 gezeigt,
das vor einer Windschutzscheibe 11 liegt und bei dem ein
Abschnitt des Armaturenbretts auf der Beifahrerseite eine Abdeckung 12 ausbildet,
die normalerweise ein Airbagsystem 14 bedeckt und versteckt.
Das Airbagsystem ist von einem konventio nellen Typ mit einem aufblasbaren
Airbag 16 zum Schutz eines Vordersitzfahrgastes, der in
einem Fahrgastraum 18 sitzt. Der Airbag 16 wird
von einem Gasgenerator 20 bei Zündung als Antwort auf ein Signal
von einem Steuergerät 22 aufgeblasen,
das eine Kollisionssensorvorrichtung 24 enthält, wie
in der Technik bekannt ist. Das Armaturenbrett 10, das
die Airbagabdeckung 12 enthält, ist eine Laminatstruktur aus
einer dünnen
elastischen Weichkunststoffschale oder -haut 26, einer
Weichkunststoff-Zwischenschaumschicht 28 und einem starren
Halteglied oder Substrat 30, wobei das Letztere eine Versteifungsstütze im Armaturenbrett
und Mittel zur Befestigung des Armaturenbretts an Ort und Stelle
auf der Fahrzeugkarosseriestruktur bereitstellt. Falls gewünscht, kann
die Schaumschicht 28 weggelassen werden.
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Die
Haut 26 hat eine durch Prägen erzeugte, nicht glänzende genarbte
Außenfläche 31 und
eine gleichmäßige Dicke
im Bereich von 0,09652 bis 0,13208 cm (0,038 bis 0,052 Inch) und
vorzugsweise ungefähr
0,10160 cm (0,040 Inch) zumindest in der Airbagabdeckungszone und
kann aus einem geeigneten thermoplastischen Material wie z. B. Vinyl, thermoplastischem
Olefin (TPO), thermoplastischem Polyurethan (TPU) und Polyvinylchlorid
(PVC) gebildet werden. Die Haut kann auch aus einem geeigneten wärmeaushärtbaren
Kunststoffmaterial wie z. B. Sprüh-Urethan
gebildet werden. Das Substrat 30 kann aus einem geeigneten
thermoplastischen Material wie z. B. Polykarbonat und Acrylnitril-Butadien-Styrol
(ABS) gebildet werden. Die Schaumschicht 28 wird an die
Haut und das Halteglied geklebt und kann zum Beispiel Polyurethan(PU)-Schaum sein. Alle
obigen Materialien können
auf eine konventionelle Weise bearbeitet werden, um die jeweiligen
Armaturenbrettkomponenten zu bilden, wie dem Fachmann bekannt ist.
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Zur
Erzeugung einer Öffnung
in der Airbagabdeckung 12 für Entfaltung des Airbags ist
die Haut 26 mit einer teilperforierten H-förmigen Reißnaht 32 auf
ihrer Innenseite versehen (in 1 als punktierte
Linie gezeigt), die, wie noch erörtert
wird, nicht zur Außenseite
der Haut oder Schale 26 durchscheint, aber trotzdem gewünschte Abtrenneigenschaften,
wenn der Airbag durch die Airbagabdeckung 12 hindurch entfaltet
wird, beibehält.
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Die
Airbagabdeckung 12 enthält
ein Substrat 30, das mit einem Paar Türen 34A und 34B aus Kunststoff
oder Metall versehen sein kann, die mit Scharnieren 36A bzw. 36B am
Halteglied befestigt sind, wie in 2 und 3 gezeigt.
Die Scharniere sind schematisch gezeigt und können auf mannigfache Arten
gebildet werden, wie es dem Fachmann bekannt ist, einschließlich, aber
nicht beschränkt
auf separate Scharnierglieder; flexible Bänder, geschwächte Abschnitte
im Substrat, um die sich die Scharniertüren biegen können, und
dergleichen.
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Die
klappbaren Türen 34a und 34b sind
so angeordnet, dass sie vom sich aufbähenden entfaltenden 16 Airbag
beaufschlagt werden und gegen die Schaumschicht 28 (falls
vorhanden) und die Haut 26 drücken, um Gegenstück-Abschnitte 28a und 28b der
Schaumschicht wegzureißen,
während
sie auch die Reißnaht 32 zerreißen, wie
in 5 dargestellt. Die Türen 34a und 34b schwingen
dann mit den zerrissenen Schaumschichtabschnitten 28a bzw. 28b (falls
vorhanden) und den zerrissenen Gegenstück-Abschnitten 26a bzw. 26b der
Haut nach außen,
um eine Öffnung 38 im
Deckel für
Entfaltung des Airbags in eine schützende Position im Fahrgastraum
des Fahrzeugs auf der Beifahrerseite zu bilden.
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Die
Reißnaht 32 wird
durch teilperforierte Löcher 40,
die sich teilweise durch die Haut hindurch erstrecken, mit einem
vorbestimmten Reißnahtmuster (H-Form
in der gezeigten Ausführungsform)
in der Haut 26 ausgebildet, wie in 3 und 4A–4C gezeigt
(die Größe der die
Reißnaht definierenden
Löcher
ist in diesen Ansichten wegen ihrer extrem geringen Größe stark
vergrößert gezeigt).
Die teilperforierten Löcher
können
durch Laserfertigung in verschiedenen Formen und Anordnungen gebildet
werden, wie zum Beispiel im US-Patent Nr. 5,632,914 offenbart, das
der Übertragungsempfänger der
vorliegenden Erfindung innehat. Zum Beispiel sind die die Reißnaht 32 bildenden
Löcher 40 runde
Löcher,
wie in der stark vergrößerten Ansicht
in 4A gezeigt.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung werden die Löcher 40 mit
gleicher Tiefe gebildet und werden in gleichen Abständen gebildet,
so dass die äußere Dicke 26c der
Haut 26, die alle Löcher 40 überdeckt,
dick genug ist, um die darunter liegenden Löcher zu maskieren, so dass
es keine Durchscheinprobleme gibt. Dementsprechend bleibt die durch
die teilperforierten Löcher
definierte geschwächte
Naht eine versteckte Naht, die für
einen Fahrgast nicht erkennbar ist. Daher versteckt die Abdeckung 12 das darunter
liegende Airbagentfaltungssystem vollständig.
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Begrenzen
der Größe der Teilperforationen oder
Löcher
in der Haut auf einen Durchmesser T von 0,08890 cm (0,035 Inch),
einen gleichmäßigen Abstand
S von 0,07620 cm (0,030 Inch) und eine Tiefe D von 0,05080 cm (0,020
Inch) mit einer Dicke T0 der darüber liegenden
Schale von 0,04572–0,08128 cm
(0,018–0,032
Inch), wie von der Außenseite 31 der
Haut zur Basis 40b der verjüngten Löcher 40 gemessen,
liegt gut innerhalb der Fertigungsfähigkeiten eines CO2-Lasers
und erzeugt erwiesenermaßen eine
Reißnaht,
die sich leicht abtrennt, ohne durchzuscheinen, da ihre Präzisionsbildung
noch genug Materialentfernung bereitstellt, ohne Reißnaht-Durchscheinen
aufgrund des ungenauen Entfernens von Material zu verursachen, das
zu viel Schwächung verursacht
(und Durchscheinen erzeugt).
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Im
Falle der durch die verjüngten
Löcher
der vorliegenden Erfindung definierten Präzisions-Teilperforationen beziehen
sich die Abmessungsgrenzen auf den Halsdurchmesser, die Tiefe und
den Abstand der Löcher:
Im Falle der ovalen Schlitze und elliptisch geformten Löcher beziehen
sich diese Abmessungsgrenzen auf die größten Querschnittsabmessung,
und im Falle der quadratischen Löcher
beziehen sich diese Abmessungsgrenzen auf jene zwischen diagonal
entgegengesetzten Ecken davon, und im Falle der diamantförmigen Löcher bezieht sich
die Abmessung auf jene zwischen den am weitesten beabstandeten Punkten
der Diamantform.
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Die
Löcher
sind entlang des Reißnahtmusters
angeordnet und in einer Größe von ungefähr 0,08890
cm (0,035 Inch) oder weniger maximale Lochgrößenabmessung am Halseingang
jedes Lochs vorgesehen, wie in 4B gezeigt.
Die Löcher 40 sind
mit einem kreisrunden Eingang 40c ausgebildet und verjüngen sich
zu einem runden geschlossenen Ende 40b. Der mittlere Durchmesser zwischen
dem Eingang 40b und dem geschlossenen Ende 40c ist
0,05588 cm (0,022 Inch). Die Löcher 40 haben
einen Mittelpunktsabstand von 0,07620 cm (0,030 Inch) und sind durch
dünne Wandsegmente 40d getrennt,
um ein Teilperforationsmuster auszubilden. Die Menge der Löcher und
der resultierende Abstand oder die resultierende Dichte reduziert
den Querschnitt der Haut und dadurch deren Zugstärke entlang der und quer über die
Reißnaht
um nicht mehr als ungefähr
50 Prozent. Eine Reißnaht
mit solcher Form und Teilperforationen in dem die Haut bildenden
thermoplastischen oder wärmeaushärtbaren Material
reißt
oder schert sicher daran entlang durch die typische Kraft einer
Airbagaufblähung,
die strukturelle Ganzheit der Haut wird aber genügend bewahrt, um zum Beispiel
vorzeitigem Reißen
der Reißnaht
durch das Eindrücken
durch einen Fahrgast in der Airbagabdeckungszone zu widerstehen,
das im normalen Gebrauch geschehen kann. Und man versteht, dass
die so durch die Löcher
gebildete Reißnaht
hierin als unsichtbar bezeichnet wird, da die Löcher die Haut nicht durchdringen
und nicht wegen Veränderungen
in der Dicke des darüber
liegenden Hautmaterials durchscheinen, da jedes Loch 40 präzise tief
als eine Teilperforation gebildet ist.
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Die
die Reißnaht
bildenden Löcher 40 werden
vor der Bildung der Schaumschicht daran (falls vorhanden), oder
nachdem die Schaumschicht an Ort und Stelle ist, von der Rückseite 41 der
Haut her lasergefertigt. Die Löcher
werden vom Laser immanent mit einer Verjüngung gebildet, die in der
Fertigungsrichtung konvergiert, und durch Fertigung von der Rückseite
her werden die Löcher
an einem unter dem Hautmaterial bei 26 liegenden Punkt
am kleinsten gemacht und können
dadurch innerhalb der Fähigkeiten
des Lasers an diesem Punkt so klein wie möglich gemacht werden. Zum Beispiel,
wenn die runden Löcher 40 von
der Rückseite
her lasergefertigt werden, wie in 3 und 4C gezeigt,
können sich
die Löcher
von einem Durchmesser von ungefähr
0,08890 cm (0,035 Inch) an der Rückseite 41 zu einem
Durchmesser von ungefähr
0,001270 cm (0,00005 Inch) unter der Hautschicht 26a an
der Außenseite 31 verjüngen, wenn
die Haut 0,09652 bis 0,13208 cm (0,038–0,052 Inch) dick ist. Wird
die Schaumschicht nach der Bildung der Löcher aufgebracht, können die
Löcher
mit Schaum gefüllt
werden oder nicht. Werden sie mit Schaum gefüllt, kann es erwünscht sein,
nach der Bildung der Schaumschicht Teillochperforationen laserzufertigen,
in welchem Fall das Muster von Löchern
in der Schaumschicht die Größe, die
Form und den Abstand der Löcher
in der Haut oder Schale im Wesentlichen dupliziert.
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In 6,
auf die Bezug genommen wird, ist schematisch eine computergesteuerte
Laserfertigungs-Arbeitszelle 44 zur Herstellung der oben
beschriebenen Reißnaht-Ausführungsformen
dargestellt. In der Arbeitszelle ist ein Fertigungslaser 46 auf einem
Roboter 48 montiert und wird zusammen mit dem Roboter durch
ein programmierbares Steuergerät 50 gesteuert.
Der Laser 46 ist vom CO2-Typ und ist
im Stande, Löcher
zwischen 0,001270 cm (0,00005 Inch) Durchmesser und 0,1270 cm (0,05 Inch)
Durchmesser in thermoplastischen oder wärmeaushärtbaren Materialien in einem
Schalendickenbereich zwischen 0,00254 und 0,40640 (0,001 und 0,160)
und im Ausführungsbeispiel
von ungefähr 0,10160
cm (0,040 Inch) Dicke zu fertigen. Wird hierin Schalendicke verwendet,
so entspricht sie natürlich
der Dicke des primären
Hautmaterials in einer Airbagabdeckung.
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Zur
Veranschaulichung des Laserfertigungsbetriebs werden eine Airbagabdeckungshaut 52 wie die
oben beschriebene, aber ohne die Reißnaht, die Schaumschicht und
das Halteglied mit Klammern 58 in einer Aufspannvorrichtung 56 an
Ort und Stelle festgehalten, wobei ihre Rückseite 54 nach oben weist.
Der Laser 46 wird dann vom Roboter 48 unter programmierter
Steuerung durch das Steuergerät 50 gehandhabt,
um dem gewünschten
Reißnahtmuster entlang
der Krümmung
der Haut an deren Rückseite zu
folgen und für
eine vorbestimmte Fertigungszeit an den gewünschten Lochstellen zu verweilen,
während
das Steuergerät 50 den
Laser dann mit Programmsteuerung betreibt, die die Reißnaht definierenden
Löcher
während
der Verweilzeiten zu fertigen, wodurch das gewünschte Reißnahtmuster gebildet wird.
Wenn die gerade gefertigten Löcher
verjüngte
Löcher
sind, wird die Laserpulsrate mit der Zufuhrrate synchronisiert,
um an jedem Loch die gleiche Zahl von Laserimpulsen zu erzeugen,
um eine präzise
Lochtiefe sicherzustellen.
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Ein
geeigneter CO2-Laser zur Fertigung der oben
beschriebenen, Miniaturlöcher
definierenden Reißnaht
ist erhältlich
von Convergent Energy (Sturbridge, MA). Der Roboter ist vorzugsweise
ein 5- oder 6-Achsen-Roboter. Die Aufspannvorrichtung 56 ist
vorzugsweise auf einem Einachsen-Pendeltablett montiert. Das Steuergerät für den Laser
und der Roboter ist ebenfalls von einem geeigneten konventionellen
Typ, und die Programmierung des Steuergeräts zum Betreiben des Roboters
und Lasers liegt innerhalb des technischen Wissens, wenn die obigen Spezifikationen
für die
Löcher,
die Kontur der bestimmten Haut und das gewünschte Reißnahtmuster gegeben sind. Und
da das Reißnahtmuster
durch die Programmierung des Steuergeräts leicht geändert werden
kann, wird ein sehr kosteneffizientes flexibles Herstellungsverfahren
bereitgestellt, bei dem unterschiedliche Reißnahtmuster für unterschiedliche oder
identische Häute
in der gleichen Arbeitszelle gefertigt werden können, einfach indem das individuelle Programm
dafür aufgerufen
wird.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung so eines Felds
umfasst die Verwendung eines CO2-Lasers
mit einer mittleren Ausgangsleistung von 10–75 Watt und einer Linse mit
einer Brennweite von zehn Inch; der Punktierroboter ist program miert,
eine beständige
Geschwindigkeit von 50 mm/s bei dieser Entfernung zu erreichen,
während
er so gerade wie möglich
zur Punktierfläche bleibt.
Die hierin erörterten
Lochwerte erreicht man durch Einstellen des Lasers auf eine Pulsperiode
von 4000 bis 6000 Mikrosekunden und eine Pulsbreite von 400 bis
100 Mikrosekunden. Die obigen Parameter werden verwendet, um ungefähr 10–20 Löcher pro
Längen-Zentimeter
(25–50
Löcher
pro Längen-Inch)
zu erreichen; und spezieller 12–15
Löcher pro
Längen-Zentimeter (32–39 Löcher pro
Längen-Inch)
entlang gerader Linien für
TPU. Oberhalb von 16 Löchern
pro Zentimeter (40 Löchern
pro Inch) beginnt sich im TPU Durchscheinen zu entwickeln, und unterhalb
von 11 Löchern
pro Zentimeter (30 Löchern
pro Inch) wird die Haut nicht angemessen geschwächt. Die Zahl der Löcher pro
Inch wird in Eckenbereichen, in denen Durchscheinen im Allgemeinen
weniger erkennbar ist, um ungefähr
25% erhöht.
4) Diese Werte variieren natürlich
in Abhängigkeit
von dem Typ des gerade verarbeiteten Materials und seinen Abmessungen.
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Ein
anderes Merkmal der Erfindung ist, dass die oben erwähnte Programmierung
des Computerzufuhrsystems sicherstellt, dass jede Lochstelle beim Vorbeibewegen
die gleiche Zahl von Laserpulsen empfängt, so dass die Tiefe jedes
Lochs präzise
mit im Wesentlichen der gleichen Tiefe ausgebildet wird, um sicherzustellen,
dass die Löcher
nicht zu nahe an der Oberfläche
gebildet werden, wie es bei einer kontinuierlich geformten geschwächten V-Nut-Naht
der Fall sein kann.
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Die
Erfindung wurde auf eine veranschaulichende Weise in Bezug auf gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben, und selbstverständlich
soll die benutzte Terminologie die Natur von Beschreibungsworten
und nicht Einschränkungsworten
haben. Im Lichte der obigen Lehren kann man natürlich viele Modifizierungen
und Veränderungen
der vorliegenden Erfindung vornehmen. Z. B. könnte man eine ähnliche
oder andere Form von Airbagabdeckung mit einer Haut mit einem geeigneten,
gemäß der Erfindung
hergestellten Reißnahtmuster auch
verwenden, um eine Airbageinheit abzudecken, die an irgendeiner
anderen geeigneten Stelle vorne oder hinten im Fahrgastraum montiert
ist. Als weiteres Beispiel wurde ein H-förmiges Reißnahtmuster gewählt, um
die Erfindung zu veranschaulichen, andere Reißnahtmuster wie z. B. jene
mit einer C-, U- oder X-Form können
aber ähnlich
gemäß der obigen Reißnahtloch-Lehren
und mit einer geeigneten Tür oder
Türen im
Substrat gebildet werden.