DE4005188A1 - Abdeckung fuer einen sicherheitsluftsack in einem fahrzeug - Google Patents

Description

Sicherheitsluftsäcke in Fahrzeugen sind in einem Gehäuse zusammengefaltet, das an der Nabe des Lenkrades vor dem Fahrer oder am Armaturenbrett vor dem Beifahrersitz ange­ bracht ist. Beim Aufblasen des Luftsacks soll die Stirnwand des Gehäusedeckels brechen. Hierzu sind Schwächungszonen, beispielsweise in Form von Nuten oder Perforationen vorge­ sehen, die Sollbruchlinien festlegen, längs der die Stirn­ wand unter den durch das Aufblasen des Luftsacks auf sie aufgebrachten Kräften birst. Die Stärke der Schwächungs­ zonen ist üblicherweise im Ganzen gleichmäßig. Folglich kann der Ort variieren, von dem der Bruch ausgeht, was großenteils davon abhängt, wie der Luftsack zusammengefal­ tet ist. Beispielsweise kann der Bruch von einem Ort in der Nähe des Endes einer Sollbruchlinie, das heißt in der Nähe der Kante der Stirnwand ausgehen. Außerdem besteht die Mög­ lichkeit, daß die Stirnwand bei niedrigen Temperaturen auf unverhoffte Weise birst. Die Art, in der die Abdeckung bricht, kann einen ungünstigen Einfluß darauf haben, wie der Luftsack aufgeblasen wird, so daß die Gestalt des völ­ lig oder nahezu völlig aufgeblasenen Luftsacks sich unter Umständen nicht als optimal einstellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Luftsack Bruchli­ nien in Form von Schwächungszonen in der Stirnwand einer Luftsackabdeckung zu schaffen, die sicherstellen, daß der Bruch stets in der Nähe der Mitte der Stirnwand beginnt und sich von der Mitte zum Umfang hin ausbreitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stärke der Schwächungszonen so variiert, daß diese in Be­ reichen, die der Mitte der Stirnwand näher liegen, eine ge­ ringere Festigkeit haben als in Bereichen, die von der Mitte weiter entfernt sind.

Die Schwächungszonen können folgende bevorzugte Formen aufweisen:

1. Reihen beabstandeter Nuten an der Innenfläche der Stirnwand, wobei die der Mitte näher liegenden Nuten näher beisammen angeordnet sind, während sie mit größerer Entfer­ nung von der Mitte weiter voneinander liegen;

2. Durchgehende Nuten an der Innenfläche, die in Berei­ chen, welche der Mitte näher liegen, tiefer sind, während sie in Bereichen in größerer Entfernung von der Mitte fla­ cher sind;

3. Miteinander in Verbindung stehende Nuten an den Innen­ flächen, die aus beabstandeten tieferen Nuten von im we­ sentlichen gleichförmiger Größe und Gestalt sowie flacheren Nuten in den Zwischenräumen zwischen den tieferen Nuten be­ stehen, wobei die tieferen Nuten im mittleren Teil der Stirnwand näher beisammenliegen, während sie in den Um­ fangsteilen der Stirnwand weiter auseinander angeordnet sind.

Die Erfindung läßt sich bei Abdeckungen für Luftsäcke an­ wenden, welche aus einer Kernschicht aus einem härteren po­ lymeren Werkstoff und einer Deckschicht oder Oberflächen­ schicht aus einem weicheren polymeren Werkstoff bestehen und kann dabei eine der oben beschriebenen Ausführungsfor­ men 1. bis 3. haben. Außerdem können die Schwächungszonen in derartigen doppelschichtigen Abdeckungen kontinuierliche Nuten in der Innenfläche der Kernschicht und beabstandete, tiefere Nuten oder Schlitze (die sich völlig durch die Kernschicht erstrecken) längs der Basis der Nut aufweisen, wobei die tieferen Nuten oder Schlitze in Bereichen der Schwächungszonen, die der Mitte der Stirnwand näher sind, dichter beisammen angeordnet sind, während sie in Bereichen in größerer Entfernung von der Mitte weiter auseinanderlie­ gen.

Aufgrund der Tatsache, daß die Schwächungszonen in Berei­ chen, die der Mitte der Stirnwand näher liegen, schwächer sind, geht der Bruch immer vom schwächeren mittleren Teil der Stirnwand aus, von wo aus er sich ausbreitet. Infolge­ dessen wird der Luftsack stets ordnungsgemäß zu optimaler Gestalt aufgeblasen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an­ hand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Innenfläche einer Luftsack­ abdeckung mit Schwächungszonen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Ab­ deckung längs der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3, 4, 5A und 5B Teilquerschnitte längs der Linien III-III in Fig. 2 bzw. IV-IV und V-V in Fig. 1 zur Erläuterung von Einzelheiten;

Fig. 6 einen halben Querschnitt durch ein zweites Ausfüh­ rungsbeispiel;

Fig. 7 einen Teilschnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6;

Fig. 8 einen halben Querschnitt durch ein drittes Ausfüh­ rungsbeispiel;

Fig. 9 und 10 Querschnitte längs der Linie IX-IX bzw. X-X in Fig. 8 zur Erläuterung von Einzelheiten des dritten Ausführungsbeispiels; und

Fig. 11 und 12 Teilquerschnitte durch eine abgewandelte Ausführungsform der Schwächungszonen bei dem in Fig. 8 bis 10 gezeigten Ausführungsbeispiel.

Die Abdeckung 1 ist beim ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1 bis 5) im wesentlichen rechteckig im Grundriß und hat Schwächungszonen in der Stirnwand, die eine in Längsrich­ tung verlaufende mittlere Sollbruchlinie 2 sowie in Quer­ richtung verlaufende Sollbruchlinien 3 und 4 in der Nähe der Enden aufweisen, welche die mittlere Sollbruchlinie 2 unter rechtem Winkel schneiden. Jede der Sollbruchlinien 2, 3 und 4 besteht aus miteinander in Verbindung stehenden flacheren Nuten 5 und tieferen Nuten 6 an der Innenfläche der Stirnwand. Die flacheren Nuten 5 (Fig. 4 und 5B) sind V-förmig; die tieferen Nuten (Fig. 5A und 5B) haben V-för­ mige Basen 6 b sowie parallele Seitenwände 6 a. Die Nuten 5 und 6 haben die gleiche Breite A. Die tieferen Nuten sind im Grundriß sechseckig (Fig. 1) und haben eine gleichför­ mige Gestalt und Größe. Die Scheitel der V-förmigen Basen der Nuten 5 und 6 liegen auf den Mittelachsen der Soll­ bruchlinien 2, 3 und 4.

Im mittleren Bereich der in Längsrichtung verlaufenden Sollbruchlinie 2 sind die tieferen Nuten 6 näher beieinan­ der angeordnet, die flacheren Nuten 5 sind in Längsrichtung ziemlich kurz. Der Abstand der tieferen Nuten 6 nimmt wei­ ter von der Mitte zu, die flacheren Nuten 5 werden mit größerer Entfernung von der Mitte zunehmend länger. Die Längen a, b und c der flacheren Nuten 5 (siehe Fig. 1) sind gleich, die Länge d gleicht der Länge e und die Länge d und e ist größer als die Länge von a, b und c. Die Länge f ist größer als die Länge d und e. Da sich die in Querrichtung verlaufenden Sollbruchlinien 3 und 4 in der Nähe der Enden der Stirnwand befinden, sind die durch den Luftsack beim Aufblasen auf sie ausgeübten Kräfte verhältnismäßig gering.

Folglich können die flacheren Nuten 5 der Sollbruchlinien 3 und 4 insgesamt kürzer sein als die der in Längsrichtung verlaufenden Sollbruchlinie 2; sie können aber auch mit zu­ nehmender Entfernung von der Längsmittellinie der Stirnwand (das heißt von der in Längsrichtung verlaufenden Sollbruch­ linie 2) zunehmend länger gestaltet sein.

Vorzugsweise ist die Abdeckung 1 aus einem thermoplasti­ schen polymeren Werkstoff hergestellt, der beim Biegen einen gemäß der japanischen Industrienorm JIS K-7203 be­ stimmten Elastizitätsmodul von mehr als 1000 kg/cm² hat. Zu hierfür geeigneten Werkstoffen gehören Olefine, thermopla­ stische Elastomere auf der Basis von Polyurethan, Styrol, Polyester, Vinylchlorid und Polymeren, sowie Weichpolymere auf Polyolefinbasis und netzverstärktes *RIM-Urethan (*RIM = Reaction-Injection-Molding = Reaktions- Injektions-Verformung).

Als Beispiel seien folgende Abmessungen für das Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß Fig. 1 genannt, die jedoch nicht die Erfindung einschränken sollen:

a, b und c|= 3 mm
d und e	= 5 mm
f	= 7 mm
A	= 2-5 mm
B	= 3-5 mm
D minus E	= 0,5-1 mm
D minus F	= 1-2 mm

Wenn die tieferen Nuten kleiner sind als die oben angegebe­ nen Größenbereiche, beeinträchtigt das die Beständigkeit der Form zum Herstellen des Deckels. Sind sie größer, kann der Deckel durch Pressen mit einem scharfen Objekt, bei­ spielsweise einem Fingernagel auf die Außenseite gegenüber einer tieferen Nut 6 zerbrechen.

Da die tieferen Nuten in der Mitte der Stirnwand der Abdec­ kung am nächsten beieinander liegen, ist die Sollbruchlinie 2 in der Mitte am schwächsten, und der Bruch der Abdeckung geht von der Mitte aus, wenn der Luftsack aufgeblasen wird. Sobald der Bruch oder Riß beginnt, breitet er sich von der Mitte nach beiden Enden der Sollbruchlinie 2 aus. Die wei­ tere Ausbreitung erfolgt dann von den Mitten der in Quer­ richtung verlaufenden Sollbruchlinien 3 und 4, und zwar in beiden Richtungen zu den beiden längeren Kanten der Stirn­ wand. Die V-förmige Gestalt der Basen der Nuten 5 und 6 bietet Linien minimaler Festigkeit am Scheitel des V, und längs dieser Linien setzt sich das Aufplatzen fort. Durch die sechseckige Gestalt der tieferen Nuten 6 steht an jedem in Längsrichtung liegenden Ende ein Beanspruchungsanstieg zur Verfügung, der dazu beiträgt, daß sich der Bruch längs jeder Sollbruchlinie fortsetzt.

Unterschiedliche Festigkeit der Sollbruchlinien läßt sich nicht nur durch unterschiedlichen Abstand zwischen den tie­ feren Nuten 6 erzielen, sondern auch dadurch, daß die tie­ feren Nuten 6 in Bereichen der Stirnwand, die der Mitte nä­ her liegen, tiefer und in weiter von der Mitte entfernten Bereichen flacher gestaltet werden.

Bei dem in Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Sollbruchlinie eine kontinuierliche Nut 5 mit V-förmi­ ger Basis in der Innenfläche der Abdeckung 1 A. Die Nut 5 ist am tiefsten in der Nähe der Mitte der Stirnwand und flacher in weiter von der Mitte entfernten Bereichen. Bei­ spielsweise kann die Abdeckung folgende Wanddicken am Scheitel der Basis der Nut haben: h = 0,5-1,0 mm; i und j = 1,0-1,5 mm. Die Dimensionen i und j können gleich sein; be­ vorzugt wird aber, daß die Dimension i kleiner ist als die Dimension j. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Bruch in der Zone des tiefsten Teils der Nut ausgelöst und brei­ tet sich von der Mitte der Stirnwand längs des Scheitels der V-förmigen Basis der Nut aus.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel (Fig. 8 bis 10) hat die Abdeckung 1 B eine Kernschicht 7 aus einem verhältnismäßig harten polymeren Werkstoff und eine Oberflächenschicht 8 aus einem verhältnismäßig weichen polymeren Werkstoff. Sollbruchlinien 9 sind als Schwächungsbereich in der Kernschicht gebildet und bestehen aus einer durchgehenden Nut (Fig. 9) in der Innenfläche sowie beabstandeten Perfo­ rationen oder Schlitzen 10, die sich völlig durch die Kern­ schicht 7 hindurcherstrecken (Fig. 10) und sich gleicher­ maßen erstrecken wie Teile der Nut. Die zwischen den Schlitzen liegenden Abstände k sind in Teilen der Soll­ bruchlinie, welche der Mitte der Stirnwand näher liegen, kürzer, während sie größer sind in Teilen, die von der Mitte weiter entfernt und dem Rand der Abdeckung näher sind. Die Abdeckung gemäß Fig. 8 bis 10 hat eine gleich­ mäßige Dicke.

In Fig. 11 und 12 ist ein Ausführungsbeispiel einer Abdec­ kung 1 C gezeigt, die dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 bis 10 insofern ähnelt, als sie eine Kernschicht 7 aus ver­ hältnismäßig härterem polymerem Werkstoff und eine Oberflä­ chenschicht 8 aus einem weicheren polymeren Werkstoff auf­ weist. Allerdings ist die Dicke der Oberflächenschicht 8 längs der Schwächungszone 9 reduziert, so daß sie hier (m) geringer ist als die Dicke 1 der restlichen Oberflä­ chenschicht. Ähnlich ist die Dicke t der Kernschicht längs der Schwächungszone geringer als die Dicke s im restli­ chen Teil der Kernschicht. Wie beim Ausführungsbeispiel ge­ mäß Fig. 8 bis 10 besteht die Schwächungszone 9 aus einer kontinuierlichen Nut und beabstandeten Schlitzen in der Kernschicht 7, wobei die Schlitze in Bereichen der Abdec­ kung, die der Mitte näher liegen, dichter beisammen sind als in weiter von der Mitte entfernten Bereichen. (Fig. 11 zeigt einen Querschnitt durch die Schwächungszone 9, wo kein Schlitz vorhanden ist; Fig. 12 ist ein Schnitt an einer Stelle, wo ein Schlitz vorhanden ist, der mit Bezugs­ zeichen 10 angedeutet ist. Die Abdeckungen 1 B (Fig. 8 bis 10) und 1 C (Fig. 11 und 12) können mit einer Zweifarben- Spritzgußmaschine hergestellt werden.

So wurde beispielsweise eine Abdeckung 1 C gemäß Fig. 11 und 12 mittels einer Zweifarben-Spritzgußmaschine hergestellt. Die Kern- und Oberflächenschicht 7 und 8 wurden beide aus einem thermoplastischen Elastomer auf Olefinbasis geformt. Die Oberflächenschicht 8 hatte eine Härte von JIS A 50-60 (JIS-K 6301). Die Kernschicht hatte einen Elastizitätsmodul von 2000-4500 kg/cm² (JIS-K 7203). Ferner waren folgende Abmessungen gegeben: m = 1,0 mm; t = 0,7 mm; l = 2-3 mm und s= 1,5-3,0 mm. Die Schwächungszone hatte als Nut 9 eine Breite von 3 mm. Die Schlitze waren 3 mm breit und 7 mm lang. In der Nähe der Mitte der Stirnwand lagen die Schlitze 3 mm auseinander; weiter von der Mitte entfernt lagen die Schlitze 5 mm auseinander; am Rand der Stirnwand betrug dieser Abstand 10 mm.

Eine Abdeckung gemäß dem oben beschriebenen Beispiel wurde am Lenkrad eines Fahrzeugs eingebaut und bei Umgebungstem­ peraturen von -20°C und =80°C geprüft. Eine Minute nach­ dem die Abdeckung die Umgebungstemperatur erreicht hatte, wurde der Luftsack aufgeblasen und der Bruch der Abdeckung sowie das Aufblasen des Luftsacks beobachtet. Es zeigte sich, daß der Bruch der Abdeckung selbst bei einer Tempera­ tur von -20°C in der Mitte der Stirnwand begann. Die zer­ borstenen Teile der Abdeckung trennten sich nicht von der Halterungsplatte, und der Luftsack wurde auf eine vorteil­ hafte Weise aufgeblasen. Ähnliche Versuche mit einer her­ kömmlichen Luftsackabdeckung führten zu einem Bruch längs des Umfangs und zu schlechter Entwicklung des Luftsacks bei einer Temperatur von -20°C.

Claims (5)

1. Abdeckung für den Sicherheitsluftsack in einem Fahr­ zeug mit einer Stirnwand, die über dem zusammengefalteten Luftsack insgesamt vor einem Fahrzeuginsassen anzuordnen ist und im voraus festgelegte Schwächungszonen (2, 3, 4, 5, 6; 9, 10) hat, welche Sollbruchlinien bestimmen, längs der die Stirnwand unter den vom Luftsack auf sie aufge­ brachten Kräften birst, wenn dieser teilweise aufgeblasen wird, um aus der Abdeckung (1; 1 A; 1 B; 1 C) zu entweichen und voll aufgeblasen zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigkeit der Schwächungszonen variiert, wobei die Schwächungszo­ nen in Bereichen, die der Mitte der Stirnwand näher liegen, eine geringere Festigkeit haben, während sie in Bereichen, die von der Mitte der Stirnwand weiter entfernt sind, eine größere Festigkeit haben.

2. Abdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwächungszonen Reihen beabstandeter Nuten (6; 10) an der Innenfläche der Stirnwand aufweisen, wobei die Nuten in Be­ reichen der Schwächungszonen, die der Mitte der Stirnwand näher liegen, dichter beisammen angeordnet sind, während sie in Bereichen der Schwächungszonen in größerem Abstand von der Mitte der Stirnwand weiter auseinander liegen.

3. Abdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwächungszonen kontinuierliche Nuten (5) in der Innenflä­ che der Stirnwand aufweisen, wobei die Nuten in Bereichen der Stirnwand, die der Mitte näher liegen, tiefer sind, während sie in Teilen der Stirnwand in größerer Entfernung von der Mitte flacher sind.

4. Abdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwächungszonen Reihen von miteinander in Verbindung ste­ henden Nuten in der Innenfläche der Stirnwand aufweisen, wobei beabstandete tiefere Nuten (6; 9) und flachere Nuten (5) in den Zwischenräumen zwischen den tieferen Nuten ange­ ordnet und die tieferen Nuten in Bereichen der Schwächungszonen, welche der Mitte der Stirnwand näher lie­ gen, dichter beieinander angeordnet sind, während sie in Bereichen der Schwächungszonen in größerem Abstand von der Mitte der Stirnwand einen größeren Abstand voneinander haben.

5. Abdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand aus einer Kernschicht (7) aus einem härteren polymeren Werkstoff und einer Oberflächenschicht (8) aus einem weicheren poly­ meren Werkstoff besteht, und daß die Schwächungszonen durchgehende Nuten (9) an der Innenfläche der Kernschicht sowie beabstandete Schlitze (10) aufweisen, die sich längs der Basis der Nut im wesentlichen ganz durch die Kern­ schicht erstrecken, wobei die Schlitze in Bereichen der Schwächungszonen, die der Mitte der Stirnwand näher liegen, dichter beieinander angeordnet sind, während sie in Berei­ chen der Schwächungszonen weiter weg von der Mitte der Stirnwand einen größeren Abstand voneinander haben.