DE3806783A1 - Instrumententafel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Instrumententafel für Kraftfahrzeuge aller Art nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Als tiefgezogene Kunststofformteile sind solche Armaturenbretter seit geraumer Zeit bekannt. Mit der zunehmenden Verwendung von verpreßten, binde­ mittelhaltigen Faserwerkstoffen für derartige Formteilschalen ist man bereits seit einigen Jahren bemüht, solche Bauelemente als integrale Doppel­ wandteile herzustellen. Damit wird es möglich, die früher separat ausgeführten Luftführungsleitungen hinter den Armaturenbrettern als umschlossene Kanäle zwischen zwei Schalen vorzugeben. Bei nahezu allen Ausführungen von Instrumententafeln der hier interes­ sierenden Art, ist es heute, unabhängig vom Werkstoff der tragenden Formteilschalen, aus Gründen der Optik und der Sicherheit der Fahrzeuginsassen allgemein üblich, die Sichtseite der Formteile durch hinter­ schäumte Dekorfolien oder Integralschäume wenigstens teilweise zu beschichten. Kunststoffe und vor allem verpreßte Faserwerkstoffe besitzen gegenüber ver­ gleichbaren Metallformteilen erhebliche Sicherheits­ und Gewichtsvorteile. Die Doppelwandausführung mit in­ tegral eingefügten Luftführungskanälen erhöht die Stabilität der Trägerkonstruktion und vereinfacht die Einbaumontage. Das Verbinden der beiden Schalen zu einem integralen Bauteil erfolgt nach dem Stand der Technik durch dauerhaftes Verkleben von anein­ ander angepaßten Flächenbereichen der beiden Form­ teilhälften in einem gesonderten Arbeitsgang und in gesonderten Hilfsvorrichtungen. Hierzu ergeben sich eine Reihe von Nachteilen. So werden beispielsweise an die Maßtoleranzen der beiden schalenförmigen Form­ teile hinsichtlich der zu verklebenden Paßflächen sehr große Anforderungen gestellt.

Das Verkleben erfordert einen zeitaufwendigen zu­ sätzlichen Arbeitsgang und zusätzliche Hilfswerk­ zeuge, die die Produktion verteuert.

Auch müssen hochwertige Kleber in größerer Menge verwendet werden, was ebenfalls zu einer Kosten­ steigerung der Gesamtfertigung führt.

Als weiterer Nachteil für derartige Armaturen­ bretter sei angeführt, daß der versteifende Doppel­ wandcharakter, der vor allem im Bereich der Luft­ führungskanäle weniger in den Bereichen der mit­ einander verklebten Paßflächen zum Tragen kommt, vor allem im Randbereich der Instrumententafel kaum einen Einfluß auf die versteifende Wirkung der Formteilschalenanordnung hat. Gerade hier aber treten bei der Verwendung von Kunststoffen, wie verpreßten Faserwerkstoffen häufig erhebliche Pro­ bleme auf. Zum Teil extrem große Temperatur­ schwankungen im Innenraum der Kraftfahrzeuge und große Unterschiede der Luftfeuchtigkeit führen bei diesen Werkstoffen, anders als bei Blech, zu Maßänderungen und damit an den freien Kanten zu sichtbaren Verwerfungen.

Hier setzt die vorliegende Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, Instrumententafeln der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß bei verminderten Gesamtfertigungskosten Form­ stabilität, sowie das Verformungs- und Bruchver­ halten der doppelschaligen Instrumententafeln ver­ bessert werden, so daß günstigere Einbaubedingungen, gesteigerte Gebrauchsqualität auch im Langzeitver­ halten und eine erhöhte innere Sicherheit der Fahrgastzelle erreicht werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, die auf die Vorrichtung gerichteten Unteransprüche zeigen vor­ teilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Der Ver­ fahrensanspruch gibt ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßer Instrumenten­ tafeln in Form von Armaturenbrettern, aber auch Seiten- und Türverkleidungen, Hutablagen, Fertighimmel und dergleichen an.

Dadurch, daß die Klebeverbindungen der beiden schalen­ förmigen Formteile über ausgeschäumte Kammern realisiert sind, verringern sich die bisher erhöhten Ansprüche an die Toleranz der Abmessungen und Formgenauigkeit der Einzelschalen. Im Verklebungs­ bereich bilden die beiden Schalen ein geschlossenes Hohlprofil von zusätzlich großer Steifigkeit. Es ist ohne zusätzliche Maßnahmen möglich, auch andere Be­ reiche außerhalb der eigentlichen Luftführungska­ näle gezielt zu verstärken. Die Ausschäumung der Kammern stellt nicht nur die Verbindung zwischen bei­ den schalenförmigen Formteilen im Bereich der Klebe­ bereiche her, sie verhindert auch zusätzlich das Ein­ dringen von Feuchtigkeit.

Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn zumindest eine ausgeschäumte Kammer als rand­ versteifendes Hohlprofil, das näherungsweise paral­ lel zu mindestens einem Rand der Instrumententafel verlaufen sollte, als Verklebungsbereich vorgesehen wird. Auf diese Weise wird ein unerwünschtes Auf­ wölben der Ränder der Instrumententafel, wie es bisher, unter ungünstigen klimatischen Bedingungen oft auftrat, sicher verhindert. Hierdurch wird nicht nur die Ge­ brauchsqualität des Produktes verbessert sondern auch seine Einbaumontage wesentlich erleichtert.

Eine weitere Montageerleichterung kann darin ge­ sehen werden, daß zwischen mindestens einer ausge­ schäumten Kammer und mindestens einem Luftführungs­ kanal ein unversteiftes Biegegelenk näherungs­ weise linienförmig angeordnet ist. Ein solches unver­ steiftes Biegegelenk läßt sich etwa in Bereiche vorgeben, in denen die beiden schalenförmigen Form­ teile eng zusammengeführt werden, so daß hier der Doppelwandeffekt entfällt. Wird ein solches Biege­ gelenk näherungsweise linienförmig ausgebildet und verläuft es beispielsweise näherungsweise parallel zum Rand der Instrumententafel, so entsteht, da die Instrumententafel als Armaturenbrett im allgemeinen ein modifiziertes U-Profil darstellt, eine be­ grenzte federnde Flexibilität dieses Profils. Eine federnde und gleichzeitig auch optisch ansprechende Anlage des entsprechenden Randes der Instrumententafel an angrenzende Bauteile kann damit auf einfache Wei­ se realisiert werden. Die Ausbildung eines linienför­ migen Biegegelenkes kann aber auch - bei entsprechender räumlicher Anordnung - zur Erhöhung der inneren Sicherheit beitragen. So ist es vorteilhaft, den unteren Rand der Instrumententafel im Kniebereich von Fahrer und Beifahrer biegeweich auszubilden.

Je nach konstruktiven Anforderungen an die In­ strumententafel kann es aber auch vorteilhaft sein, eine Kante des Doppelformteils möglichst biege­ steif auszubilden. Zu diesem Zweck kann die ausge­ schäumte Klebekammer so ausgeführt werden, daß die zu versteifende Kante Bestandteil eines geschlossen­ en Hohlprofiles wird. Beispielsweise kann es zweck­ mäßig sein, die untere Kante der Instrumententafel in ihrem Mittelbereich zusätzlich zu versteifen, sie dagegen im Kniebereich der Insassen biegeweich zu gestalten. Ähnliche Gesichtspunkte gelten auch für den Bereich der Instrumententafel, indem bei einem Unfall der Kopf des Beifahrers aufschlagen kann. Auch hier erhöht eine biegeweiche Kanten­ ausführung die Sicherheit der Fahrgäste. Darüber hinaus bieten die erfindungsgemäß ausgebildeten Arma­ turenbretter aber auch noch den zusätzlichen Vor­ teil, die gewünschten biegeweichen Bereiche durch großflächige, ausgeschäumte Klebekammern zu verwirk­ lichen. Doppelwandbereiche besitzen gute statische Stabilität und können verhältnismäßig flach ausge­ führt werden, so daß sie eine günstige Aufschlag­ geometrie vorgeben. Bei einem Auffahrunfall wird zunächst die Außenschale, unabhängig von der Innen­ schale, dynamisch belastet. Infolge der elastisch- plastischen Ankoppelung durch den Klebeschaum wer­ den dabei fortschreitend Kräfte auch auf die Innen­ schale übertragen, die mit zunehmender Verformung der Außenschale progressiv belastet wird. Vor allem die mit diesem Wirkmechanismus verbundenen ver­ längerten Verzögerungswege beim Kopfaufprall mindern die Unfallfolgen erheblich.

Die für das Verkleben der beiden Formteilhälften vorgesehenen Kammern können eine andere Schaum­ sorte enthalten als die Hinterschäumung der Dekor­ folie. Hierdurch ist es möglich, Klebefestig­ keit und/oder Klebkosten durch geeignete Auswahl des Klebschaumes zu optimieren; und zwar unabhängig von dem verwendeten Polsterschaum, dessen Eigen­ schaften dann, im Hinblick auf seine Polster- und Dämpfungseigenschaften, optimiert werden können.

Andererseits besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Klebekammern mit dem gleichen Schaum zu füllen, wie die polsternde Hinterschäumung der sichtseitigen Dekorfolie. Die sichtseitige Formteilschale ist hier­ für zu den Klebekammern hin über Durchbrüche ver­ bunden, so daß sich verfahrenstechnisch besonders vorteilhafte Möglichkeiten bieten, Polster- und Klebeschaum mit einer Injektion einzubringen.

Die zu verklebenden schalenförmigen Formteile müssen vor dem Ausschäumen der Kammern in ihrer Lage fixiert werden. Dies kann durch die Verwendung eines allseitig formangepaßten Schäumwerkzeuges bewirkt werden. Günstig kann es aber auch sein, die beiden Formteil­ schalen mit diese zueinander fixierenden Verbindungs­ elementen zu beaufschlagen. Derartige Verbindungs­ elemente können Kammern, Nieten und dergleichen mehr sein. Es ist neben der nachträglichen Anbringung solcher Teile auch möglich, fixierende Verbindungs­ elemente - beispielsweise in Form von Retainern - an oder in die beiden schalenförmigen Formteile schon bei deren Herstellung einzuarbeiten. Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit der Lagefixierung der bei­ den Formteilschalen besteht darin, federnde Schnapp­ verbindungen vorzusehen. Schnappverbindungen lassen sich durch geeignete Formgebung direkt an die Form­ teilschalen anarbeiten und erfordern nur einen ge­ ringfügigen Zusatzaufwand für ihre Herstellung. Auf diese Weise ist es möglich, die beiden Formteil­ schalen lagefixiert mit gringstmöglichem Fertigungs­ aufwand vorzuverbinden und als eine transportfähige Einheit im weiteren Fertigungsgang zu behandeln.

Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen von Instrumententafeln besteht darin, nach dem Ein­ formen der Dekorfolie in eine vollflächig konturier­ te Schaumwerkzeughälfte die beiden Formteilschalen in dieser Schaumwerkzeughälfte zu positionieren, wobei sie in der beschriebenen Art vorfixiert sein sollten, so daß das Positionieren zugleich erfolgen kann. Nach dem Positionieren wird das Schaumwerk­ zeug durch kraftschlüssiges Aufbringen der zweiten Schaumwerkzeughälfte geschlossen. Da die Kammern zur Aufnahme des Klebeschaums die innere Formteilschale in hohem Maße verstärken, ist es im allgemeinen nicht notwendig, die zweite Schaumwerkzeughälfte in ihrer Kontur voll der Form der Innenschale anzupassen. Es genügt hier, die notwendige Gegenkraft zum Schaum­ druck an einigen charakteristischen Stellen der In­ nenschale wirken zu lassen. Die durch die Klebekammern versteifte Innenschale kann als Gegenhalteform im Schaumwerkzeug dienen.

Nach dem kraftschlüssigen Aufbringen der zweiten Schaumhälfte können Polster- und Klebeschaum gleich­ zeitig in die Klebekammern und das Hinterschäumungs­ volumen injiziert werden. Eine gesonderte Aushärtungs­ zeit des Verbindungsklebers entfällt bei dieser Vorgehensweise. Es können zwei Schauminjektoren mit unterschiedlichen Schaumarten verwendet werden, wobei die Innenschale Injektionsöffnungen aufweist, oder aber auch gleichartige Schaumzusammensetzungen für Polsterung und Klebung. In letzterem Fall sollte die sichtseitige Formteilschale Injektionsöffnungen zu den Klebekammern hin aufweisen. Nach dem gleich­ zeitigen Aushärten von Klebe- und Polsterschaum kann die fertige Instrumententafel, in an sich bekannter Weise, entverformt werden. Die Verwendung von Inte­ gralschaum anstelle hinterschäumter Dekorfolien an der Sichtseite ist bei diesem Fertigungsver­ fahren ebenfalls problemlos möglich.

Reicht in Sonderfällen die Eigensteifigkeit der sicht­ seitigen Formteilschale nicht aus, um beim Hinter­ schäumen der Dekorfolie dem Schaumdruck im Bereich der Luftführungskanäle ohne Deformation standzuhalten, so kann die Schale durch Druckschläuche abgestützt wer­ den, die nach dem Aushärten des Schaumes und nach dem Ablassen des Stützdruckes aus den Luftführungs­ kanälen entfernt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegen­ den Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Es bedeuten:

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Instrumententafel,

Fig. 2 die vorfixierten Formteil­ schalen einer Instrumenten­ tafel nach Fig. 1, gleich­ falls anhand eines schemati­ sierenden Halbschnittes.

Die aus der sichtseitigen Formteilschale 1 und der dieser entsprechend angepaßten Innenschale 2 be­ stehende Doppelschalenanordnung 1, 2 umschließt den Luft­ führungskanal 7 und die Kanmern 3 für die Aufnahme des Klebeschaums. Der Polsterschaum 4 und die Dekor­ folie 5 dienen in der dargestellten Art der Oberflächen­ veredelung der inneren Oberfläche. Der Luftführungs­ kanal 7 endet in einem Lüftungsgitter 6. Die ausge­ schäumten Kammern 3 verlaufen parallel zu den Längs­ kanten der Instrumententafel und versteifen deren untere freie Kante bei B.

In Fig. ist der Polsterschaum 4 identisch mit der Schaumfüllung der Kammern 3, deren Füllung durch die Injektionsöffnungen 3′ ermöglicht wird. Durch das Zusammenführen der Außenschale 1 und der Innen­ schale 2 im Bereich A entsteht hier ein elastisches Biegegelenk, das eine federnde Anlage des oberen Randes der Instrumententafel an Brüstungselemente unterhalb der Windschutzscheibe ermöglicht. Diese federnde Anlage vermag sowohl Verwindungen der Fahr­ zeugkarosserie als auch Maßänderungen der Instru­ mententafel durch Temperatur- und Feuchtigkeits­ einflüsse so zu folgen, daß eine mechanische und optische Beeinträchtigung des Übergangsbereichs ver­ mieden wird.

Die Injektionsöffnungen für den Polsterschaum in der Formteilschale 1 sind nicht dargestellt. Im Falle der Verwendung von gleichen Schaumarten, könnte dessen Injektion auch durch entsprechende Öffnungen der Innenschale 2 erfolgen.

Fig. 2 zeigt die lagefixierten Formteilschalen vor dem Beschäumen mit Polster- und Klebeschaum. Auch hier sind vereinfachend die Injektionsöffnungen in der Formteilschale 1 nicht dargestellt.

Die Vorfixierung der beiden Formteilschalen 1 und 2 erfolgt längs der Formteilränder durch die Schnapp­ laschen 3′′′, die an die Innenschale mit angearbeitet sind, und die in entsprechende Ausnehmungen der sichtseitigen Formteilschale eingreifen. Dieser Ein­ griff wird durch die natürliche Elastizität der sicht­ seitigen Formteilschale 1 problemlos ermöglicht. Zusammen mit den Berührungsflächen der beiden Formteil­ schalen ergibt sich hierdurch eine zuverlässige Lage­ fixierung, die im Bedarfsfall noch durch die Niet­ verbindungen 8 unterstütz werden kann. Im dargestellten Beispiel dienen die Nieten 8 dazu, die Trennung der beiden Luftführungskanäle 7 und 7′ auch bei mecha­ nischer Belastung der Instrumententafel sicherzu­ stellen. Der Ausschnitt 6′ für das spätere einzu­ setzende Lüftungsgitter wird in der Regel noch nicht in dieser Fertigungsstufe angebracht, da hierdurch das Hinterschäumen mit Polsterschaum erschwert würde. Die Injektionsöffnungen 3′′ dienen der Einbringung des Klebeschaums, der zeitgleich aber getrennt in­ jiziert wird.

Anstelle der Nieten 8 können andere zum Stand der Technik gehörende Verbindungselemente verwendet werden. Ebenso kann die Schnappverbindung anders als mit Durchstecklaschen realisiert werden, beispiels­ weise dadurch, daß die Kanten der einen Schale in Ausnutungen der zweiten Formteilschale eingreifen.

Auf die Möglichkeit, die beiden durch Schnappver­ bindungen vorfixierten Formteilschalen an ihren ab­ stützenden Berührungsflächen zusätzlich zu verkleben, sei hingewiesen. Zur Verklebung ist keine gesonderte Hilfsvorrichtung notwendig, die Vorfixierung reicht aus. Das Aushärten der Verklebung kann während der Lagerung, des Transportes und der Fertigkonfektionie­ rung der vorfixierten Formteilschalen erfolgen, er­ fordert also keinen zusätzlichen Zeitaufwand.

Claims (8)

1. Instrumententafel in Form eines Armaturenbrettes oder dergleichen für Kraftfahrzeuge aller Art, bestehend aus zwei mindestens einen Luftführungs­ kanal umschließenden, dauerhaft miteinander ver­ bundenen, schalenförmigen Formteilen, die bei­ spielsweise durch Verpressen aus bindemittelhal­ tigen Lignozellulosefasern hergestellt sind, wo­ bei auf das sichtseitige Formteil eine wenigstens teilweise hinterschäumte Dekorschicht aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verbindungen zwischen den beiden Formteilen (1, 2) vorgebenden Bereiche als Kammern (3) ausgebildet sind, in die eine dauerhafte Haft- und/oder Klebeigenschaften aufweisende Ausschäumung eingebracht ist.

2. Instrumententafel nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens eine ausgeschäumte Kammer (3) als randversteifende Hohlrippe näherungs­ weise parallel zu wenigstens einem Rand der Instru­ mententafel angeordnet ist.

3. Instrumententafel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen mindestens einer ausgeschäumten Kammer (3) und wenigstens ei­ nem Luftführungskanal (7) ein unversteiftes Biegegelenk (A) etwa näherungsweise linienförmig angeordnet ist.

4. Instrumententafel nach mindestens einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kammer (3) wenigstens eine biegesteife Formteilkante (B) vorgibt.

5. Instrumententafel nach mindestens einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (3) mit einem Schaum ausgeschäumt sind, der von einer anderen chemischen Zusammensetzung ist als die Hinterschäumung (4) der Dekorfolie (5).

6. Instrumententafel nach mindestens einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (3) mit dem Schaum der Hinterschäumung (4) ausgeschäumt sind, wobei die sichtseitige Formteil­ schale (1) Schaumdurchtrittsöffnungen (3′) zu den Kammern (3) besitzt.

7. Instrumententafel nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Formteile (1 und 2) mit federnden Schnapp­ verbindungen (3′′′) und oder andere Verbindungsele­ mente wie Klammern oder Nieten (8) lagefixiert sind.

8. Verfahren zum Herstellen von Instrumententafeln nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Einformen der Dekorfolie in eine vollflächig konturierte Schaumwerkzeughälfte,
• - Positionieren der beiden gegebenenfalls gegen­ einander vorfixierten Formteilschalen in die­ ser Schaumwerkzeughälfte,
• - kraftschlüssiges Aufbringen der wenigstens teilweise formangepaßten zweiten Schaum­ werkzeughälfte,
• - gleichzeitiges Injizieren von Klebe- und/oder Polsterschaum und
• - Entverformen nach dem Aushärten des Schaumes bzw. der Schäume.