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Die Erfindung betrifft eine Airbagabdeckung mit zumindest einer vorbestimmten Sollbruchstelle oder Sollrissstelle, entlang der die Airbagabdeckung versagt, wenn ein zusammengelegter Airbag mit Entfaltungsgas befüllt wird und sich ausdehnt, wobei innerhalb der Airbagabdeckung ein separates Trennelement angeordnet ist, das eine Querschnittsverengung des Airbagabdeckungsmaterials im Bereich der Sollrissstelle oder Sollbruchstelle ausbildet, sowie ein Airbagmodul mit einem Airbag und einer solchen Airbagabdeckung.
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In modernen Kraftfahrzeugen werden eine Vielzahl an Airbags an unterschiedlichsten Stellen im Fahrgastinnenraum angeordnet. Um einen zusammengefalteten oder zusammengelegten Airbag an Ort und Stelle zu halten, ist dieser zusammengelegte Airbag häufig in einem Gehäuse untergebracht. Im Fahrgastinnenraum ist frei verfügbarer Raum knapp, so dass die Airbags sehr eng zusammengelegt sind. Dies führt dazu, dass die Airbags schon im zusammengelegten oder zusammengefalteten Zustand eine Tendenz zum Ausdehnen aufweisen. Zum Fahrgastinnenraum hin ist der Airbag mit einer Airbagabdeckung verkleidet, die dem Fahrzeugnutzer zugewandt ist. Der Airbag befindet sich hinter der Airbagabdeckung, die nach dem Zünden eines Gasgenerators und dem Befüllen des Airbags mit Entfaltungsgas aufgrund der sich erhöhenden Spannung durch den sich entfaltenden Airbag zerreißt oder bricht, so dass der sich entfaltende Airbag sich in den Fahrgastinnenraum erstrecken kann, um dort den Fahrgast zu schützen. Häufig werden diese Airbagabdeckungen im Bereich des Armaturenbrettes, des Pralltopfes im Lenkrad, den Seitenverkleidungen oder in den Sitzen eingesetzt.
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Ein Airbag soll sich möglichst schnell nach dem Zünden des Gasgenerators in den Fahrgastinnenraum erstrecken, um sich dort nach Möglichkeit ungehindert entfalten zu können. Dies ist erforderlich, da der Zeitraum zwischen dem Auslösen eines Gasgenerators und dem potentiellen Aufprall eines Fahrzeuginsassen sehr gering sind, insbesondere bei einem Seitenaufprall. Weiterhin ist es wichtig, dass gewährleistet wird, dass der Gassack sich an der richtigen Stelle in den Fahrgastinnenraum erstreckt und dass die Abdeckung das Entfalten des Gassackes möglichst wenig behindert. Um das schnelle Aufbrechen einer Airbagabdeckung an der richtigen Stelle zu gewährleisten, sind sogenannte Sollbruchstellen oder Sollbruchlinien in einer Airbagabdeckung vorgesehen. Solche Sollbruchlinien werden beispielsweise durch Rinnen ausgebildet, die innerhalb der Airbagabdeckung vorgesehen sind. Ein Beispiel einer Sollbruchlinie in einer Airbagabdeckung ist in der
DE 195 81 573 C1 beschrieben.
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Die
DE 43 102 75 A1 beschreibt einen Deckel einer Airbageinrichtung zur Verwendung in einem Fahrgastsitz. Der Deckel ist an einem Ende schwenkbar mit einem Gehäuse verbunden, das andere Ende sieht ein Anbringungsteil vor, das eine Sollrisslinie aufweist. Dehnt sich der Gassack aus, versagt das Anbringungsteil im Bereich der Sollrisslinie und der gesamte Deckel klappt hoch.
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Die
DE 100 51 836 A1 betrifft ein Herstellverfahren für eine Airbagabdeckung, die die Merkmale des Oberbegriffes des Anspruches 1 zeigt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Airbagabdeckung bereitzustellen, die einfach zu fertigen ist, eine schnelle und präzise Zerstörung der Airbagabdeckung im Falle des Aufblasens eines Airbags ermöglicht und darüber hinaus eine optisch ansprechende Gestaltung beibehält. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Airbagabdeckung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Die erfindungsgemäße Airbagabdeckung mit zumindest einer vorbestimmten Sollbruchstelle oder Sollrissstelle, entlang der die Airbagabdeckung versagt, wenn ein zusammengelegter Airbag mit Entfaltungsgas befüllt wird und sich ausdehnt, wobei innerhalb der Airbagabdeckung ein separates Trennelement angeordnet ist, das eine Querschnittsverengung des Airbagabdeckungsmaterials im Bereich der Sollrissstelle oder Sollbruchstelle ausbildet, sieht vor, dass das Trennelement einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist.
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Das Trennelement weist einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf, wobei an einem Schenkel eine spitze Kante ausgebildet sein kann, während an dem anderen Schenkel ein Formschlusselement, beispielsweise in Gestalt einer Hinterschneidung, eines Durchbruches oder mehrere Durchbrüche oder Ausnehmungen ausgebildet sein kann, um das Trennelement an dem Airbagmaterial festzulegen. Die Schenkel des Trennelementes sind daher ungleich ausgebildet und können neben einer voneinander abweichenden Formgebung und Ausgestaltung auch unterschiedliche Dimensionen sowohl in der Breite als auch in der Länge aufweisen. Bevorzugt ist der in Einspritzrichtung des Airbagabdeckungsmaterials vorne gelagerte Schenkel kürzer als der in Einspritzrichtung rückwärtig angeordnete Schenkel, um das Einleiten und Einspritzen des Airbagabdeckungsmaterials zu erleichtern.
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Während es bei herkömmlichen Sollrissstellen oder Sollbruchstellen in Gestalt einer Rinne zunächst zu einer Aufwölbung und einer Ausdehnung der Abdeckung kommen kann, wirkt das Trennelement wie ein Kerbelement, das ein schnelles Aufreißen der Airbagabdeckung gewährleistet. Darüber hinaus wird durch das Trennelement gewährleistet, dass keine Verlaufsspuren der Sollrisslinie oder Sollrissstelle während des normalen Betriebs, also bei nicht ausgelöstem Airbag, sichtbar werden. Normale Sollrisslinien oder Sollrissstellen haben die Tendenz sich abzuzeichnen, wenn ein eng gefalteter oder zusammengelegter Airbag gegen die Airbagabdeckung drückt. Darüber hinaus können die Zykluszeiten beim Herstellen einer Airbagabdeckung reduziert werden, da die Querschnittsverengungen innerhalb des Spritzwerkzeuges durch die Formvorsprünge innerhalb des Werkzeuges wegfallen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Airbagabdeckung mehrlagig aufgebaut ist, so dass unterschiedliche Materialien miteinander kombiniert werden können, um einerseits technischen Erfordernissen und andererseits optischen Wünschen zu genügen.
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Die Airbagabdeckung ist so ausgestaltet, dass sie eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke aufweist, so dass eine gleichmäßig dicke Airbagabdeckung vorhanden ist, was ein gleichmäßiges Erscheinungsbild fördert. Das Trennelement steht also an keiner Stelle der Airbagabdeckung über oder sinkt in die Airbagabdeckung ein. Vielmehr bildet das Trennelement den innenseitigen Abschluss an der Airbagabdeckung.
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Das Trennelement weist vorteilhafterweise zumindest ein Formschlusselement zur Verankerung mit dem Airbagabdeckungsmaterial auf. Über dieses Formschlusselement wird das Trennelement innerhalb der Airbagabdeckung gehalten, so dass nach einem Aufreißen der Airbagabdeckung bei einem Entfalten des Airbags das Trennelement nicht von der Abdeckung gelöst wird. Dieses Formschlusselement verhindert ein Herumfliegen des Trennelementes nach dem Auslösen des Airbags.
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Um die Kerbwirkung in der Airbagabdeckung zu erhöhen, ist vorgesehen, dass das Trennelement in eine in Richtung der Sichtseite der Airbagabdeckung gerichtete Kante mit einem spitzen Querschnitt aufweist. Über diese Kante wird bei einem sich erhöhenden Innendruck eine erhöhte Flächenpressung auf das der Kante gegenüberliegende Airbagmaterial ausgeübt, wodurch ein leichteres Aufreißen und Aufbrechen der Airbagabdeckung erreicht wird. Das Trennelement erzeugt durch seine Form eine Kerbwirkung in der Airbagabdeckung, um ein definiertes Aufreißen zu ermöglichen. Sofern die Sollrisslinie die Airbagabdeckung nicht symmetrisch teilt oder der Airbag so gefaltet ist, dass diejenige Seite, an der das Trennelement formschlüssig gehalten, ist eine größere Kraft als die andere Seite der Abdeckung erfährt, kann das Trennelement auch eine Schneidwirkung aufgrund einer Relativbewegung der beiden Klappenteile oder Seiten zueinander ausüben. Bei einem gleichmäßigen Innendruck durch den Airbag erfährt die größere Seite oder die größere Klappe der Abdeckung eine größere Öffnungskraft, wobei das Trennelement für die Ausnutzung dieses Effektes härter als das Abdeckungsmaterial sein sollte.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Trennelement in der Airbagabdeckung eingespritzt ist. Das Einspritzen kann entweder durch Einlegen des Trennelementes in die Form und nachträgliches Umspritzen mit dem Airbagabdeckungsmaterial oder durch ein sequentielles Spritzgießverfahren erfolgen, bei dem im ersten Durchgang das Trennelement in der Form gebildet wird, das anschließend von dem übrigen Airbagabdeckungsmaterial umspritzt wird.
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Um nicht gewünschte Engpässe in der Form während des Einspritzens des Airbagabdeckungsmaterials zu verhindern, ist vorgesehen, dass das Trennelement in Einspritzrichtung des Airbagabdeckungsmaterials biegsam ausgebildet ist, so dass während des Einspritzvorganges der Kunststoff an dem Trennelement vorbeifließen kann. Nach Beendigung des Einspritzvorganges federt das Trennelement in die Ausgangsposition wieder zurück und bildet die Sollrissstelle oder Sollrisslinie durch eine Querschnittsverengung oder Querschnittsverringerung des Airbagabdeckungsmaterials aus.
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Bevorzugt ist das Trennelement nicht stoffschlüssig mit dem Airbagabdeckungsmaterial verbunden, sondern ausschließlich formschlüssig, so dass das Trennelement im Bereich der Querschnittsverengung nicht zur Festigkeit der Airbagabdeckung beiträgt.
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Das Trennelement kann einen geringeren Wärmeleitkoeffizienten als das Airbagabdeckungsmaterial oder die Spritzgießform aufweisen, so dass es als eine thermische Isolation wirkt, so dass während des Einspritzvorganges nur geringe Wärmemengen im Bereich des Trennelementes abfließen können, wodurch sich der Effekt des Abkühlhärtens vermeiden oder verringern lässt.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Airbagmodul mit einem zusammengelegten Airbag und einer Airbagabdeckung, wie sie oben beschrieben wurde.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 – eine schematische Querschnittsansicht durch ein herkömmliches Spritzwerkzeug zur Ausbildung einer Airbagabdeckung mit Sollrisslinien;
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2 – eine schematische Querschnittsansicht durch eine herkömmliche Airbagabdeckung;
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3 – eine schematische Querschnittsansicht durch ein Werkzeug zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Airbagabdeckung;
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4 – eine schematische Querschnittsansicht durch eine Airbagabdeckung mit Trennelement;
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5 – wirksame Kräfte während des inaktivierten Zustandes;
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6 – eine schematische Darstellung eines Einspritzvorganges;
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7 – eine schematische Darstellung der wirksamen Kräfte während des Entfaltens eines Airbags;
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8 bis 10 – mehrlagige Varianten der Airbagabdeckung; sowie
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11 – eine Airbagabdeckung nach dem Aufbrechen einer Sollbruch stelle.
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In der 1 ist schematisch eine Airbagabdeckung 1 innerhalb einer Spritzgießform mit einem oberen Formteil 11 und einem unteren Formteil 12 dargestellt. In dem unteren Formteil 12 ist ein Vorsprung mit einem dreieckigen Querschnitt ausgebildet, um eine Querschnittsverengung 2 innerhalb der Airbagabdeckung 1 während des Herstellverfahrens zu bewirken. Im Bereich der Querschnittsverengung 2 wird aufgrund der geringeren Materialstärke bei einer Belastung eine höhere Spannung erzeugt, so dass das Material der Airbagabdeckung 1 an dieser Stelle bevorzugt versagt. Der Bereich des Vorsprunges der unteren Form 12 ist dabei nicht mit Material ausgefüllt. Eine solche Art hergestellte Airbagabdeckung 1 ist in der 2 dargestellt. Eine Rinne mit einer spitzen Querschnittsform ist innerhalb der Airbagabdeckung 1, die nur im Ausschnitt dargestellt ist, ausgebildet. Ebenfalls in der 2 dargestellt sind die auf die Airbagabdeckung 1 einwirkenden Kräfte F, die von dem nicht dargestellten, zusammengefalteten Airbag auf die Airbagabdeckung 1 ausgeübt werden. Durch diese Kräfte F kommt es zu einer Ausbiegung und Auswölbung der Airbagabdeckung 1 nach außen, da die Materialausnehmung auf der Innenseite der Airbagabdeckung 1 aus Gründen einer gleichmäßigen optischen Sichtseite ausgebildet ist. Aufgrund der Kräfte F, die von innen durch den gefalteten, nicht dargestellten Airbag auf die Airbagabdeckung 1 einwirken und des nicht vorhandenen Airbagmaterials unterhalb der Sollrissstelle 2 kommt es zu einer verstärkten Aufbiegung im Bereich der Sollrissstelle 2, was diese nach einiger Zeit im Gebrauch sichtbar werden lässt.
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In der 3 ist eine Airbagabdeckung 1 in einem Spritzgießwerkzeug dargestellt. Ebenfalls sind obere und untere Werkzeugteile 11, 12 vorhanden. Innerhalb des Spritzwerkzeuges 11, 12 ist ein Trennelement 3 angeordnet, das entweder in dem Werkzeug 11, 12 eingelegt ist oder im Rahmen eines ersten Einspritzvorganges darin erzeugt wurde. Dieses Trennelement 3 wird von dem übrigen Airbagabdeckungsmaterial umspritzt und ist innerhalb der Airbagabdeckung 1 eingebettet. Im Bereich einer Spitze des im Querschnitt im Wesentlichen U-förmigen Trennelementes 3 ist eine Querschnittsverengung und eine Materialverringerung innerhalb des Aibagabdeckungsmaterials ausgebildet.
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Die Anordnung des Trennelementes 3 innerhalb der Airbagabdeckung 1 ist in der 4 gezeigt. Die Unterkante der Airbagabdeckung 1 schließt mit der Unterkante des Trennelementes 3 ab. Das Trennelement 3 ist als ein separates Bauteil bevorzugt aus einem Kunststoff ausgebildet und auf der der Sichtseite 10 gegenüberliegenden Seite der Airbagabdeckung 1 angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Trennelement 3 langgestreckt als eine Art Schiene ausgebildet, die einen U-förmigen Querschnitt aufweist, wobei die Schenkel 31, 32 des Trennelementes 3 unterschiedlich ausgebildet sind. Der in der 4 rechte Schenkel 31 weist ein Formschlusselement 33 in Gestalt einer Hinterschneidung auf und ist kürzer als der linke Schenkel 32 ausgebildet, der an seinem oberen, der Sichtseite 10 zugewandten Ende eine spitze Kante 34 aufweist. Diese Kante 34 unterstützt den Trennvorgang der Airbagabdeckung 1 beim Entfalten des Airbags.
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Statt einer Hinterschneidung 33 kann in dem Trennelement 3 auch eine andere Art der Gestaltung eines Formschlusselementes ausgebildet sein, beispielsweise in Gestalt von Ausnehmungen, Durchbrüchen oder Vorsprüngen, die von dem Airbagabdeckungsmaterial umgriffen oder durchdrungen werden. Durch die Formschlusselemente 3 erfolgt eine mechanische Halterung des Trennelementes 3 innerhalb der Airbagabdeckung 1.
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Es ist vorgesehen, dass das separate Trennelement 3 keine stoffschlüssige Verbindung mit dem Material der Airbagabdeckung 1 eingeht. Dies wird durch eine entsprechende Materialwahl sichergestellt. Das Material des Trennelementes 3 kann von dem Material der Airbagabdeckung 1 abweichen, insbesondere kann es abweichende Härtegrade aufweisen. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass eine Härte gewählt wird, die im Wesentlichen der Härte des Materials der Airbagabdeckung 1 entspricht, damit ähnliche mechanische Eigenschaften während des normalen Gebrauches der Airbagabdeckung 1 verwirklicht werden, um die Neigung zur Sichtbarmachung von Sollrissstellen 2 zu verringern.
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In der 5 sind die wirksamen Kräfte innerhalb und an der Airbagabdeckung 1 während des normalen Gebrauches dargestellt. Die von dem zusammengefalteten Airbag auf die Airbagabdeckung 1 und das Trennelement 3 wirksamen Kräfte F wirken auf die Innenseite der Airbagabdeckung 1. Aufgrund der Tatsache, dass kein Freiraum durch die Aussparungen bei einer Rinnenbildung, wie im Stand der Technik, vorhanden ist, kommt es nicht zu einer Aufbiegung der Airbagabdeckung 1 im Bereich der Sollrissstelle 2. Der U-förmige Querschnitt des Trennelementes 3 bewirkt zudem eine Abstützung der Airbagabdeckung 1, so dass keine Biegekräfte im Bereich der Sollrissstelle 2 vorhanden sind. Lediglich leichte Zugkräfte P werden innerhalb der Airbagabdeckung 1 im Bereich der Spitze 34 des linken Schenkels 32 eingeprägt.
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In der 6 ist das Verhalten des Trennelementes 3 während der Fertigung innerhalb der Spritzgussform 11, 12 dargestellt. Von der rechten Seite wird das Material der Airbagabdeckung 1 eingespritzt und bewirkt, dass der linke Schenkel 32 leicht nach links, in Richtung der Einspritzrichtung des Airbagabdeckungsmaterials verlagert wird. In der 6 ist die Ausgangssituation durch die Strichpunktlinie dargestellt, während die Volllinie den leicht nach links ausgefederten Zustand darstellt. Durch das Biegen nach links wird der Abstand der Querschnittsverengung 2 zu dem oberen Werkzeug 11 vergrößert, so dass eine größere Menge an Material in einer kürzeren Zeit eingespritzt werden kann, als dies bei einer herkömmlichen Herstellung, wie in den 1 und 2 dargestellt, möglich ist. Aufgrund des vergrößerten Querschnittes wird die Neigung zu einer schnellen Abkühlung verringert. Ebenfalls weist das Trennelement 3 eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit auf, so dass es zu einem langsamen Abkühlen des Materials der Airbagabdeckung 1 kommt, wodurch schnellere Prozesszeiten und eine verbesserte Befüllung der Form erreicht werden können. Während des Einspritzvorganges umgibt das Material der Airbagabdeckung 1 auch die Hinterschneidung 33 und legt das Trennelement 3 formschlüssig ohne einen Stoffschluss innerhalb der Abdeckung 1 fest.
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In der 7 ist das Verhalten der Airbagabdeckung 1 während des Beginns der Entfaltung des nicht dargestellten Airbags dargestellt. Die von innen wirksamen Kräfte F sind größer als bei dem normalen Zustand, so dass die Zugkräfte P größer werden. Dies führt zu einem Aufreißen oder Aufbrechen der Sollrissstelle 2 unmittelbar oberhalb der Kante 34 des Trennelementes 3. Dadurch wird sichergestellt, dass an einer genau definierten Stelle die Airbagabdeckung 1 versagt. Die Kante 34 des Trennelementes 3 wirkt zusätzlich noch als ein Kerbelement oder bei einer ungleichmäßigen Druckbeaufschlagung der Abdeckseiten als eine Schneide.
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In den 8 bis 10 sind Varianten der Airbagabdeckung 1 dargestellt, die aus mehreren Schichten 13, 14 aufgebaut sind. In der 8 befindet sich das Trennelement 3 vollständig innerhalb der unteren Schicht 13 und reicht bis unmittelbar an die Unterkante der oberen Abdeckschicht 14. In der 9 ist ein Abstand zwischen der Oberkante des Trennelementes 3 und der Unterkante der Abdeckschicht 14 vorhanden, so dass das Trennelement nicht über die Oberkante der unteren Schicht 13 hinausragt. Die 10 zeigt ein Hineinragen des Trennelementes 3 bis in die Abdeckschicht 14. Die Abdeckschicht 14 kann in einem zweiten oder dritten Spritzgießvorgang aufgebracht werden, während das Trennelement 3 als Komponente in einem ersten Spritzgießgang oder als Einlageteil in die Form ausgebildet sein kann, so dass die Basisschicht 13 im ersten oder zweiten Spritzvorgang oder Gießvorgang in die Form eingebracht wird.
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In der 11 ist die Airbagabdeckung 1 nach dem Öffnen der Sollbruchstelle 2 durch einen sich entfaltenden Airbag 20 dargestellt. Aufgrund des Formschlusselementes 33 wird das Trennelement 3 auch nach dem Aufbrechen der Airbagabdeckung 1 sicher in einem Teil der Airbagabdeckung 1 gehalten, so dass ein Herumfliegen des Trennelementes 3 verhindert wird.
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Aufgrund der nicht vorhandenen Freiräume innerhalb der Airbagabdeckung 1 erfolgt eine definierte Zerstörung der Airbagabdeckung 1 im Bereich der Sollbruchstelle während des Entfaltens des Airbags, weil eine geringere Aufwölbung und Ausdehnung der Teile der Airbagabdeckung zueinander stattfinden als bei einer Airbagabdeckung gemäß dem Stand der Technik. Die U-förmige Gestaltung des Trennelementes bewirkt eine Stabilisierung der Airbagabdeckung 1 während des normalen Gebrauches und gleichzeitig eine Erhöhung der Zugkräfte P innerhalb der Airbagabdeckung 1 und der Sollbruchstelle 2 während des Entfaltens des Airbags. Durch die separate Ausgestaltung des Trennelementes 3 ist es möglich, die Materialeigenschaften separat einzustellen, so dass eine optimale Materialwahl der Airbagabdeckung 1 hinsichtlich der gewünschten Erscheinungsform und des Designs gewählt werden kann, ohne Rücksicht auf das mechanische Verhalten während des Aufbrechens nehmen zu müssen.
