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Dokumentenidentifikation DE10219522A1 20.11.2003
Titel Luftsackabdeckung mit Schwächungszonen
Anmelder Peguform GmbH & Co. KG i.Ins., 79268 Bötzingen, DE
Erfinder Grüner, Engelbert, 92339 Beilngries, DE
DE-Anmeldedatum 30.04.2002
DE-Aktenzeichen 10219522
Offenlegungstag 20.11.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.11.2003
IPC-Hauptklasse B60R 21/20
Zusammenfassung Die Geometrie einer Schwächungszone für eine Luftsackabdeckung wird so verändert, dass mit weniger Laserperforationspunkten und geringerer Eindringtiefe der Perforationspunkte ein sicherer Anriss und Rissfortschritt gewährleistet sind. Dabei wird der Verlauf der Schwächungszone als Wellenform als Folge von Zacken oder Nuten dargestellt. Im Bereich der Wellentäler, der Einschnitte oder der Nuten der Klappe wird die größte Perforationsdichte und/oder Eindringtiefe vorgesehen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Schwächungszone für einen Luftsack, die auf der Sichtseite mit freiem Auge nicht erkennbar ist.

Aus dem Stand der Technik sind sowohl Ausführungen von Schwächungszonen bekannt, die auf der Sichtseite einer Fahrzeuginnenraumverkleidung sichtbar sind, also eine klar definierte Kontur besitzen als auch solche Ausführungen, in denen die Schwächungszonen für das freie Auge nicht auf der Oberfläche erkennbar sind.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine auf einer Sichtseite einer Fahrzeuginnenverkleidung unsichtbare Schwächungszone herzustellen.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine unsichtbare Schwächungszone herzustellen, die zudem so aufreißt, dass es bei keiner der Schichten, aus denen die Fahrzeuginnenverkleidung besteht, zu Ablösungen mindestens einer der Schichten kommt. Der Riss soll in allen Schichten der Fahrzeuginnenverkleidung möglichst genau den Konturen der Verschwächung folgen.

Durch die Einführung einer Geometrie, die mehrere Umlenkungen in einer Schwächungszone vorsieht, wird bei Auslösung des Luftsacks ein unterschiedlicher Druck auf jeden Teil der Umlenkung ausgeübt. Das Vorhandensein lokaler Druckspitzen startet den Anriss an den Stellen der Umlenkung, die dem höchsten Druck ausgesetzt sind.

Im ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich um die Wellentäler der Klappe, im zweiten Ausführungsbeispiel um die Nuten und im dritten Ausführungsbeispiel um die Einschnitte. An diesen Stellen wird zuerst die für den Anriss notwendige Kraft aufgebracht. Sobald es zum Anriss gekommen ist, propagiert der Riss automatisch unter dem weiteren Druckaufbau des Luftsacks. Somit reicht bereits eine im Vergleich zum Stand der Technik geringere Perforation, um den begonnenen Anriss fortzusetzen.

Zusätzlich kann die Perforationsdichte an verschiedenen Stellen der Schwächungszone unterschiedlich sein.

Die Verwendung von unsichtbaren Schwächungszonen erhöht die Freiheiten für die Auswahl des Interieurdesigns. Mit der in der Erfindung vorgestellten Geometrie der Schwächungszonen, ist es einerseits möglich, unabhängig vom Schichtaufbau einen genau definierten Anriss und eine genau reproduzierbare Risspropagation zu erreichen und andererseits ist eine Verminderung der Verschwächungs- oder Perforationspunkte zumindest über einen Teil der Schwächungszone erreichbar.

Damit können großflächige Ablösungen der Dekorschicht vermindert werden, die dazu führen können, dass während der Auslösung eines Luftsacks Partikel ins Fahrzeuginnere gelangen und durch die explosionsartige Beschleunigung zu Gefährdung der Fahrzeuginsassen führen können.

Die Anzahl der Perforationspunkte kann zumindest in den Bereichen, in denen ein bereits begonnener Riss sich fortsetzt, vermindert werden.

Die Eindringtiefe der Perforationspunkte kann verringert werden, sodass gewährleistet werden kann, dass es auch bei langjährigem Betrieb des Fahrzeugs nicht durch extreme klimatische Bedingungen oder durch Stöße auf die Luftsackklappe zu einer zumindest teilweisen Sichtbarkeit der Naht kommt.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine ein- oder zweischichtige Schwächungszone

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine dreischichtige Schwächungszone

Fig. 3 zeigt die Positionierung der Werkzeuge zur Herstellung einer ein- oder mehrschichtigen Schwächungszone

Fig. 4 stellt die Form einer Schwächungszone her, die mittels eines Verfahrens nach dem Stand der Technik hergestellt wurde

Fig. 5a stellt eine erste Form der Schwächungszone dar, wie sie nach der Lehre dieser Erfindung ausgeführt wird

Fig. 5b stellt eine zweite Form der Schwächungszone dar, wie sie nach der Lehre dieser Erfindung ausgeführt wird

Fig. 5c stellt eine dritte Form der Schwächungszone dar, wie sie nach der Lehre dieser Erfindung ausgeführt wird

Fig. 5d stellt eine vierte Form der Schwächungszone dar, wie sie nach der Lehre dieser Erfindung ausgeführt wird

Fig. 6a zeigt eine mögliche Anordnung von Perforationspunkten

Fig. 6b zeigt eine Möglichkeit der Veränderung der Perforationstiefe

In Fig. 1 ist ein exemplarischer Schnitt durch eine Fahrzeuginnenverkleidung 1 gelegt. Die Fahrzeuginnenverkleidung besteht aus einer Sichtseite 2 und einer für den Insassen des Fahrzeugs unsichtbaren, Gegenseite 3. Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Schwächungszone, die aus einer Trägerschicht 4 und einer Dekorschicht 5 besteht. Die Dekorschicht dient hauptsächlich der Verbesserung des optischen Eindrucks der Innenverkleidung. Sie kann auch weggelassen werden, ohne dass die Funktion der Innenverkleidung nachteilig beeinflusst wird. Ein Teil der Fahrzeuginnenverkleidung ist als Luftsackabdeckung 6 ausgebildet. Die Luftsackabdeckung 6 wird von mindestens einer Schwächungszone 7 begrenzt. Die Schwächungszonen 7 sind Bereiche verringerter Schichtdicke in der Fahrzeuginnenverkleidung 1. Ein auf der Gegenseite 3 angeordneter Luftsack 8 soll sich möglichst ungehindert entfalten können wenn er aufgrund einer Gefahrensituation bei dem Betrieb des Fahrzeugs zur Auslösung kommt. Wenn dieser Luftsack auf die Luftsackabdeckung 6 trifft, reißt die Luftsackabdeckung entlang der Schwächungszonen 7 auf und erlaubt den Durchtritt des Luftsacks 8. Die beiden schematisch dargestellten Wände (9, 10) dienen dabei der seitlichen Führung des Luftsacks. Nicht dargestellt sind Haltevorrichtungen für die Luftsackabdeckung 6, mit welchen verhindert wird, dass die Luftsackabdeckung oder Teile davon durch den sich entfaltenden Luftsack in den Fahrzeuginnenraum geschleudert werden.

Die Anforderung an die Schwächungszonen 7 besteht nun darin, einerseits einen reproduzierbaren Anriss und Rissfortschritt und andererseits eine ausreichende Steifigkeit gegenüber Stößen im Normalbetrieb und Gas- und Flüssigkeitsdichtigkeit zu gewährleisten.

Vermehrt kommt auch noch die Anforderung hinzu, die Schwächungszone 7 auf der Sichtseite für den Insassen unsichtbar auszuführen. Dadurch erhöhen sich die Anforderungen an die Fertigung, da eine genau definierte Restdicke der Schwächungszone erforderlich ist. Wird diese Restdicke nicht eingehalten, kommt es zu unkontrolliertem Reißverhalten und zu Materialablösungen. Wenn eine Dekorschicht 5 vorgesehen ist, kann es zu großflächigen Ablösungen dieser Dekorschicht kommen, wenn nicht sichergestellt ist, dass die Dekorschicht selbst teilweise verschwächt ist oder der Verlauf der Verschwächung nach der Lehre der Erfindung ausgestaltet wird. Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich durch die Anzahl der verwendeten Schichten für die Fahrzeuginnenverkleidung. Zusätzlich zu der Dekorschicht 5 und der Trägerschicht 7 wird zwischen die beiden genannten Schichten eine Schaumlage 11 eingebracht. Diese Schaumlage kann entweder zur Verbesserung der Haptik der Fahrzeuginnenverkleidung vorgesehen sein, oder als Auflagefläche dienen, wie beispielsweise für Sitze oder Armlehnen. Die Dekorschicht 5 kann eine dekorative Folie, wie beispielsweise eine TPO Folie sein, oder auch aus einem textilen Werkstoff bestehen. Sie kann auch ein- oder mehrschichtig ausgeführt sein. Unterschiedlich gefärbte und/oder strukturierte Oberflächen können beliebig kombiniert werden, das heißt übereinander gelegt werden. Die Wände 9 und 10 des Schusskanals 12 sind in dieser Variante nicht geschnitten dargestellt. Die Öffnung 13 ist eine Entkopplungsausnehmung, die es erlaubt, den Schusskanal nachträglich anzuschweißen. Andernfalls, kann es Probleme bei der Zugänglichkeit für die in Fig. 3 dargestellten Werkzeuge zur Herstellung der Schwächungszone 7 geben, insbesondere wenn es sich um ein Schneidverfahren mit einem Schneidmesser 14 handelt oder um ein Fräsverfahren. Wenn ein Auslauf für das Schneidmesser oder die Fräsvorrichtung 15 vorgesehen werden muss, kann man unter Umständen den Schusskanal nur nachträglich einschweißen. Schneidmesser 14 und Fräsvorrichtung 15 sind nur stark schematisiert dargestellt. Eine andere Möglichkeit der Herstellung der Schwächungszone 7 besteht darin, die Oberfläche von der Gegenseite 3 her zu perforieren. Es muss mit diesem Verfahren kein kontinuierlicher Schnitt erzeugt werden, die Perforationspunkte können beliebig gesetzt werden und es muss kein Materialaustrag stattfinden. Die Perforationsöffnungen werden durch die Energie des Laserstrahls erzeugt, der das Trägermaterial, die Schaumlage (wenn vorhanden) und eventuell sogar einen Teil der Dekorschicht 5 aufheizt und eine Öffnung durch Oxidation erzeugt. Die hohe thermische Energie, die durch den Laserstrahl übertragen wird, bricht die Molekülbindungen lokal auf und die hauptsächlich aus den Elementen Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff bestehenden Polymermaterialien der Trägerschicht Schaumschicht und Dekorschicht oxidiert lokal.

Fig. 4a stellt eine Form einer Schwächungszone her, die mittels eines Verfahrens nach dem Stand der Technik hergestellt wurde. Diese Schwächungszone ist durchgehend eingezeichnet, kann aber auch aus diskreten Einzelpunkten aufgebaut sein. Sie stellt für die Schneid- oder Fräswerkzeugführung die einfachste Variante dar, da nur gerade Linien geschnitten werden müssen. Fig. 4b stellt eine andere geläufige Variante der Schnittführung dar, eine in der 2 Klappen 16 vorgesehen werden. Das Problem mit den gezeigten Schwächungszonen besteht darin, dass es bei Auslösung des Luftsacks zu Ablösungen auf der Sichtseite 2, insbesondere zu Ablösungen der Dekorschicht kommen kann. Das unvorhersehbare Ausmaß der Ablösungen kann dazu führen, dass Partikel in den Bereich des sich entfaltenden Luftsackes gelangen und zu Verletzungen der Insassen führen können. Diese Ablösungen sind dadurch bedingt, dass über die gesamte Länge der Schwächungszone eine Druckkraft derselben Größe wirkt.

Dadurch dass die Restdicke der Schwächungszone 7 nicht überall genau gleich ist, weil die Materialstärke variiert und auch die Eindringtiefe des Schneid- Fräs- oder Laserwerkzeugs Veränderungen unterworfen ist, wird die an sich konstante Druckkraft unterschiedliche Spannungen im Material hervorrufen. Der gewollte Gewaltbruch, der durch die Belastung der Kerbe, denn nichts anderes ist so eine Schwächungszone, tritt daher unkontrollierbar an irgendeiner Stelle der Schwächungszone auf. Um dieses Problem zu umgehen schlägt die Lehre dieser Erfindung vor, die notwendige Kraft zur Erzeugung des Gewaltbruches genau zu lokalisieren.

In Fig. 5a wird eine erste Form der Schwächungszone dargestellt, mit der eine derartige Lokalisierung erreicht werden kann. Dabei wird angenommen, dass sich der Luftsack 8 in erster Näherung wie eine Kugel entfaltet. Die Gaskräfte im Inneren des Luftsackes wirken bei der explosionsartigen Entfaltung gleichmäßig in alte Raumrichtungen. Daher wird der Luftsack zuerst mit dem Zentralbereich 17 der Luftsackabdeckung 6 in Berührung kommen. In zunehmendem Abstand von der fiktiven Zentrallinie 17 nimmt die Kraft sukzessive ab. Wenn man die Schwächungszone wellenförmig gestaltet, werden daher die der Zentrallinie am nächsten liegenden Wellenberge 18 einer größeren Druckkraft ausgesetzt sein als die zugehörigen Wellentäler 19. Damit werden mehrere in genauem Abstand definiert liegende Anrisspunkte bestimmt, nämlich nach Fig. 5a die Wellenberge 18. Hier tritt der Gewaltbruch zufolge der Kraftspitze als erstes ein. Um einen Riss dann zum weiteren Fortschreiten zu bringen ist nur noch ein Bruchteil dieser Kraft erforderlich. Somit kann durch die Geometrie der Schwächungszone ein sauberes Reißverhalten entlang der Schwächungszone erreicht werden und somit die Gefahr für Ablösungen verringert werden.

Fig. 5b stellt eine zweite Form der Schwächungszone dar, wie sie nach der Lehre dieser Erfindung ausgeführt werden kann. Statt der Wellenform werden rechteckige oder trapezförmige Nuten in die Luftsackabdeckung geschnitten oder perforiert. Jeder Nutgrund 20 ist entlang seiner Länge der maximalen Kraft ausgesetzt. Die Wirkungsweise der in Fig. 5b dargestellten Variante entspricht sonst der in Fig. 5a dargestellten Variante. Die Geometrien von Fig. 5a und 5b können auch kombiniert werden. Statt einem Nutgrund 20 mit einer geraden Linie könnte auch ein Kreisbogen oder ein Bogen eines Kegelschnittes verwendet werden.

Fig. 5c stellt eine dritte Form der Schwächungszone dar, bei der Nutgrund 20 zu einem Punkt reduziert wird. Die zackenförmige Struktur der Schwächungszone 4 ist in Winkel und Zackenlänge frei wählbar, abhängig vom verwendeten Material für die Schicht oder die Schichifolgen.

Fig. 5d stellt eine vierte Form der Schwächungszone dar. Im Unterschied zu Fig. 5a soll der Anriss zuerst an den Kreisbögen erfolgen, die am weitesten entfernt von der fiktiven Zentrallinie angeordnet sind. Dazu kann beispielsweise die in Figur fia dargestellte Anordnung von Perforationspunkten verwendet werden. Durch Veränderung des Abstandes zwischen den einzelnen Perforationspunkten wird der Grad der Verschwächung an jeder Stelle der Schwächungszone präzise eingestellt.

Diese Variante eignet sich insbesondere für ein Perforationsverfahren, welches mittels Laserstrahl durchgeführt wird. Die Position des Laserstrahls ist beliebig wählbar, daher können in einfacher Weise nicht nur unterschiedliche Geometrien sondern auch lokal unterschiedliche Perforationsdichten erzeugt werden, indem man die Anzahl der Punkte pro Längeneinheit verändert.

Fig. 6b zeigt eine Möglichkeit der Veränderung der Perforationstiefe. Durch Veränderung der Zeit, der die Schichten der Innenverkleidung dem Laserstrahl ausgesetzt sind, können unterschiedliche Perforationstiefen erreicht werden. Wenn an einigen Stellen, wie beispielsweise an der Spitze der Zacken der Fig. 5c lokal eine größere Perforationstiefe 21 verwendet wird, kann der Anriss genau an dieser Stelle in die Innenraumverkleidung eingeleitet werden. Zudem hat eine nur auf einige lokale Punkte beschränkte Erhöhung der Perforationstiefe keine Auswirkung auf die Unsichtbarkeit der Perforationen auf der Sichtseite. Kleine Stöße werden durch das umliegende Material abgefangen und die äußerste Schicht 5 wird in wenigen Punkten geschwächt, sodass es auf der Sichtseite 2 auch Dauerversuchen nicht zu einer Sichtbarkeit der Verschwächungszone kommt. Bezugszeichenliste 1. Fahrzeuginnenverkleidung

2. Sichtseite

3. Unsichtbare Seite

4. Trägerschicht

5. Dekorschicht

6. Luftsackabdeckung

7. Schwächungszone

8. Luftsack

9. Wand

10. Wand

11. Schaumlage

12. Schusskanal

13. Entkopplungsausnehmung

14. Schneidmesser

15. Fräsvorrichtung

16. Klappe

17. Zentralbereich

18. Wellenberg

19. Wellental

20. Nutgrund

21. Perforationstiefe groß

22. Perforationstiefe klein


Anspruch[de]
  1. 1. Schwächungszone für eine Luftsackabdeckung, die als Teil einer Fahrzeuginnenverkleidung ausgeführt ist, die auf der Sichtseite der Fahrzeuginnenverkleidung mit freiem Auge nicht erkennbar ist, gekennzeichnet dadurch, dass zumindest ein Teil der Schwächungszone einen mehrmals gekrümmten Verlauf hat.
  2. 2. Schwächungszone nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass der Verlauf mehrere Umlenkungen aufweist.
  3. 3. Schwächungszone nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Umlenkungen wellenförmige Form haben.
  4. 4. Schwächungszone nach Anspruch 2, gekennzeichnet, dadurch, dass die Umlenkungen je zwei in spitzem Winkel zusammenlaufende Schenkel aufweisen.
  5. 5. Schwächungszone nach Anspruch 2, gekennzeichnet, dadurch, dass die Umlenkungen aus je 3 Seiten bestehen, die so angeordnet sind, dass sie Hälften eines Rechtecks oder Trapezes darstellen.
  6. 6. Schwächungszone nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Wellenform durch eine Serie von Halbkreisen zustande kommt.
  7. 7. Schwächungszone nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Perforationsdichte in verschiedenen Bereichen der Schwächungszone unterschiedlich ist.
  8. 8. Schwächungszone nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass in den Einschnitten der Klappe eine erhöhte Perforationsdichte vorgesehen ist. Schwächungszone nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, dass in den Wellentälern oder Nuten der Klappe eine erhöhte Perforationsdichte vorgesehen ist.
  9. 9. Schwächungszone nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Perforationstiefe sich über die Länge der Schwächungszone ändert.






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