WO1998052796A2 - Herstellung einer lenkradummantelung - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a steering wheel with a seamless, the steering wheel rim, the steering wheel spokes and the central area for an airbag cover with tear lines encompassing a molded part made in a casting or injection molding process with a closed surface and optionally a foamed base body.
  • the attachment between the base part and the steering wheel rim is associated with additional material expenditure, which runs counter to the general effort to save weight in vehicle construction.
  • the folded gas bag is equipped as a molded part with considerable tolerances, so that the assignment of the cover area is not easy, which - since it must be able to be torn open - must not have any particular inherent rigidity and therefore requires the folded gas bag as an abutment. If the gas bag package is too “thin”, the cover is not adequately supported, if it is "thick”, it bulges upwards. Both are undesirable.
  • the molded plastic part can be manufactured with a precisely fitting hollow shape, into which the airbag module can subsequently be inserted.
  • the airbag module itself cannot be considered as a molded part because of the "soft" surface of the gas bag package, since the predetermined breaking line required in the covering area of the plastic molded part cannot be reproducibly formed.
  • the core made of low-melting material can be used in conjunction with the outer shape
  • a very precisely dimensioned line of small wall thickness can be created in the plastic molded part, which has a tightly tolerated strength and tears open reliably and immediately when the gas bag is inflated
  • sufficiently strong and easily tearable predetermined tear lines can be realized, as well as reinforcement inserts and components acting as a hinge.
  • the one-piece production naturally ensures that the steering wheel and cover area are visually and haptically have the same appearance.
  • a tin-bismuth alloy that melts at about 114 ° C. is suitable as a material that can be melted out of the core.
  • suitable melting waxes or liquids can also be used, since the mold cores need only have a short service life, since the molding times for the plastic molded parts are very short, that is to say in the range from 120 to 240 seconds. A previous cooling of the mold cores can also significantly increase their service life. Further advantages of the method according to the invention result from the fact that the easily melting material used for the cores can be almost completely recovered during melting and can be used again for the production of cores.
  • Fig. 1 shows a section through a steering wheel with melting core
  • Fig. 2 shows a section through a steering wheel according to FIG. 1 with built-in airbag module
  • FIG. 3 shows a section through a steering wheel perpendicular to the section according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a section through a simplified steering wheel 1, which comprises a steering wheel skeleton with spokes 2 and a hub part 2a and a molded plastic part 3 and whose central installation space is occupied by a meltable core 5.
  • the core 5 is aligned by means of core pins 7 and screws 6 to the hub part 2a and then placed with the skeleton in a casting or injection mold, not shown, in which the plastic molding 3 is molded.
  • the core 5 has a core grade 8 for forming the predetermined breaking point in the cover cap 4, into which a reinforcing insert 4a can be molded in a manner known per se.
  • FIG. 2 an airbag module 12 is inserted in the cavity 11, which is formed after the core 5 has melted (see FIG. 1), and is fastened to the hub part 2a by means of the screws 9.
  • a rear steering wheel cover 10 is shown in section, which is also fastened to the hub part 2a by means of the screws 6. Otherwise, FIG. 2 corresponds to FIG. 1; further explanations and reference numbers are therefore not necessary.
  • Fig. 3 shows a section through the steering wheel perpendicular to the steering wheel axis, but offset by 90 ° with respect to the sections according to FIGS. 1 and 2. This shows the opening 13, which is provided between the molded plastic body 3 and the steering wheel skeleton 2, 2a, in order to be able to install the airbag module 12 in the cavity 11.

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Abstract

Zur Herstellung eines Lenkrades mit einer nahtlosen, den Lenkradkranz, die Lenkradspeichen und den zentralen Bereich für eine Airbag-Abdeckung mit Aufreisslinien umfassenden Ummantelung aus einem im Giess- oder Spritzverfahren einstückig hergestellten Kunststoffformteil mit geschlossener Oberfläche und ggf. geschäumtem Basiskörper wird ein Verfahren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass am zentralen Basisteil des Lenkradskeletts ein Kern aus einem niedrig schmelzenden Material befestigt wird, das danach Lenkradskelett und Kern in eine Form zur Ausbildung des Kunststoffformteils eingelegt werden, dass der Kunststoffformteil hergestellt und dass nach der Verfestigung des Kunststoffformteils der Kern durch Temperaturerhöhung aufgeschmolzen und das Material in flüssiger Form aus dem Kunststoffformteil entfernt wird.

Description

Herstellung einer Lenkradummantelung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Lenkrades mit einer nahtlosen, den Lenkradkranz, die Lenkradspeichen und den zentralen Bereich für eine Airbag- Abdeckung mit Aufreißlinien umfassenden Ummantelung aus einem im Gieß- oder Spritzverfahren einstückig hergestellten Kunststoffformteil mit geschlossener Oberfläche und ggf. geschäumtem Basiskörper.
Die Mehrzahl der Ummantelungen von Lenkrädern mit integriertem Airbag wird heute zweiteilig ausgeführt, mit einem das Lenkradskelett umschließenden Formteil und einer getrennt hergestellten Abdeckung für die Airbag-Einbauöff ung im Nabenbereich des Lenkrades, wobei große Anstrengungen unternommen werden, um beide Teile in ihrem optischen und haptischen Erscheinungsbild aufeinander abzustimmen. Erhebliche weitere Schwierigkeiten ergeben sich aus der Tatsache, daß die Airbag-Abdeckung aufreißbar und um den zur Betätigung der Hupe erforderlichen Tastweg relativ zur Lenkradnabe beweglich ausgebildet sein muß.
Da ein Spalt zwischen dem das Lenkrad umschließenden Formteil und der Airbag- Abdeckung als optisch nachteilig angesehen wird, hat man bereits vorgeschlagen, Formteil und Airbag-Abdeckung einteilig herzustellen. Derartige Verfahren bereiten wegen der zu berücksichtigenden Aufreiß- und Betätigungsfunktionen im Bereich der Airbag-Abdeckungen gewisse, im wesentlichen lösbare fertigungstechnische Schwierig- keiten und erfordern zwingend eine weitgehend neue Auslegung der Lenkradkonstruktion, weil die Montage nur von der Lenkradrückseite her erfolgen kann und weil für das Einbringen des Airbag-Moduls mit zusammengefaltetem Gassack und Gasgenerator be- sondere Vorkehrungen getroffen werden müssen. Vielfach hat man sich damit geholfen, das Lenkradskelett zu unterteilen in ein Basisteil mit Nabe und ggf. Speichenstümpfen, das mit dem Airbag-Modul und anderen Funktionsteilen ausgestattet werden kann, bevor der Lenkradkranz mit Speichen bzw. Speichenstümpfen und einstückiger Umkleidung aufgesetzt und mit dem Basisteil verbunden wird.
Als besonders nachteilig wird dabei angesehen, daß die Befestigung zwischen Basisteil und Lenkradkranz mit einem zusätzlichen Materialaufwand verbunden ist, der dem allgemeinen Bestreben nach Gewichtsersparnis im Fahrzeugbau zuwiderläuft. Außerdem ist es schwierig, die beiden Bauteile maßlich optimal aufeinander abzustimmen. Insbesondere der zusammengefaltete Gassack ist als Formteil mit erheblichen Toleranzen ausgestattet, so daß die Zuordnung des Abdeckbereiches nicht einfach ist, der - da er aufreißbar sein muß - keine besondere Eigensteifigkeit aufweisen darf und deshalb den zusammengefalteten Gassack als Widerlager benötigt. Ist das Gassackpaket zu „dünn", wird die Abdeckung nicht ausreichend abgestützt, ist es zu „dick", wird sie nach oben ausgebeult. Beides ist unerwünscht.
Ähnliche Probleme ergeben sich hinsichtlich der Betätigungsbewegungen, die von außen über das einstückig am Lenkradkranz ausgebildete Kunststoffformteil auf die im Basi- steil montierten Betätigungsorgane übertragen werden müssen. Es dürfte ohne weiteres klar sein, daß die Anpassung einer gießformtechnisch hergestellten Oberfläche an eine montierte Oberfläche fertigungstechnisch sehr aufwendig ist und daß die Übertragungsfunktionen nur dann betriebssicher ausgeführt werden können, wenn bei der Anpassung sehr enge Toleranzen eingehalten werden können.
Daraus ergibt sich die Aufgabe, das eingangs genannte Verfahren so weiterzubilden, daß alle vorgenannten Schwierigkeiten überwunden werden können und daß zur Ummantelung eines Lenkrades ein eintsückiges Kunststoffteil mit geschlossener Oberfläche und ggf. geschäumtem Kern geschaffen werden kann, bei dem insbesondere die Anpassungs- probleme mit vertretbarem wirtschaftlichen Aufwand gelöst werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen daß am zentralen Basisteil des Lenkradskeletts ein Kern aus einem niedrig schmelzenden Material befestigt wird, das danach Lenkradskelett und Kern in eine Form zur Ausbildung des Kunststoffformteils eingelegt werden, daß der Kunststoffformteil hergestellt und daß nach der Ver- festigung des Kunststoffformteils der Kern durch Temperaturerhöhung aufgeschmolzen und das Material in flüssiger Form aus dem Kunststoffformteil entfernt wird.
Durch die Verwendung eines Kerns aus niedrig schmelzendem Material kann das Kunststoffformteil mit einer paßgenauen Hohlform hergestellt werden, in die nachträg- lieh das Airbag-Modul eingebracht werden kann. Das Airbag-Modul selbst kommt wegen der „weichen" Oberfläche des Gassackpakets als Formteil nicht in Betracht, da damit die im Abdeckbereich des Kunststoffformteils erforderliche Sollbruchlinie nicht reproduzierbar ausgeformt werden kann. Mit dem Kern aus niedrig schmelzenden Material hingegen, kann in Verbindung mit der Außenform im Kunststoffformteil eine sehr genau dimensionierte Linie geringer Wanddicke erzeugt werden, die eine eng tolerierte Festigkeit aufweist und beim Aufblasen des Gassacks zuverlässig und unverzüglich aufreißt. Die Herstellung des Abdeckbereichs ist damit genauso einfach, wie bei einer als gesondertes Bauteil hergestellten Abdeckkappe, d.h. es können im Normalbetrieb ausreichend belastbare und im Notfall leicht aufreißbare Sollrißlinien ebenso realisiert werden, wie Verstärkungseinlagen und als Scharnier wirkende Bauteile. Außerdem ist durch die einstückige Herstellung selbstverständlich gewährleistet, daß Lenkrad- und Abdeckbereich optisch und haptisch das gleiche Erscheinungsbild aufweisen.
Als ausschmelzbares Material für den Kern kommt insbesondere eine bei etwa 114°C schmelzende Zinn-Wismut-Legierung in Betracht. Es können aber auch geeignete Schmelzwachse oder Flüssigkeiten verwendet werden, denn die Formkerne müssen nur geringe Standzeiten aufweisen, da die Ausformzeiten für die Kunststoffformteile sehr gering sind, d.h. im Bereich von 120 bis 240 Sekunden liegen. Durch eine vorausgehende Kühlung der Formkerne kann im übrigen deren Standzeit wesentlich erhöht werden. Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich daraus, daß das für die Kerne verwendete, leicht schmelzende Material beim Ausschmelzen nahezu vollständig zurückgewonnen und erneut für die Herstellung von Kernen verwendet werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 5 bis 9 beschrieben. Damit läßt sich das Verfahren an die verschiedensten Anwendungszwecke und Anforderungen anpassen. Mit der Erfindung wird demnach ein Verfahren vorgeschlagen, mit dem nicht nur die eingangs genannten Schwierigkeiten überwunden werden können, das vielmehr auch noch äußerst flexibel und be- triebssicher ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand des in den Figuren 1 bis drei vereinfacht dargestellten Ausfuhrungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch ein Lenkrad mit Schmelzkern und
Fig. 2 einen Schnitt durch ein Lenkrad gemäß Fig. 1 mit eingebautem Airbag- Modul und
Fig. 3 einen Schnitt durch ein Lenkrad senkrecht zum Schnitt gemäß Fig. 1.
In Figur 1 ist ein Schnitt durch ein vereinfachtes Lenkrad 1 dargestellt, das ein Lenkradskelett mit Speichen 2 und einem Nabenteil 2a sowie ein Kunststoffformteil 3 umfaßt und dessen zentraler Einbauraum von einem ausschmelzbaren Kern 5 eingenommen ist. Der Kern 5 wird mittels Kernstiften 7 und Schrauben 6 zum Nabenteil 2a ausgerichtet und dann mit dem Skelett in eine nicht dargestellte Gieß- oder Spritzform eingelegt, in der das Kunststoffformteil 3 ausgeformt wird. Das Kunststoffformteil 3 umschließt, wie üblich, den Lenkradkranz und die Speichen 2. Es besitzt eine einstückig angeformte Abdeckkappe 4 für das Airbag-Modul 12 (siehe Fig. 2). das nach dem Ausschmelzen des Kerns 5 in den entstehenden Hohlraum eingebaut wird. Der Kern 5 besitzt einen Kerngrad 8 zur Ausbildung der Sollbruchstelle in der Abdeckkappe 4, in die in an sich bekannter Weise eine Verstärkungseinlage 4a eingeformt sein kann.
In Fig. 2 ist in dem Hohlraum 11, der nach dem Ausschmelzen des Kerns 5 (siehe Fig. 1) entsteht, ein Airbag-Modul 12 eingesetzt und mittels der Schrauben 9 am Nabenteil 2a befestigt. Außerdem ist eine rückseitige Lenkradverkleidung 10 im Schnitt dargestellt, die mittels der Schrauben 6 ebenfalls am Nabenteil 2a befestigt ist. Im übrigen entspricht Fig. 2 der Fig. 1 ; weitere Erläuterungen und Bezugsziffern sind daher nicht erforderlich.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch das Lenkrad senkrecht zur Lenkradachse, aber um 90° gegenüber den Schnitten gemäß Fig. 1 und 2 versetzt. Damit wird die Öffnung 13 ersichtlich, die zwischen Kunststoffformkörper 3 und Lenkradskelett 2, 2a vorgesehen ist, um das Airbag-Modul 12 in den Hohlraum 11 einbauen zu können.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Lenkrades mit einer nahtlosen, den Lenkradkranz, die Lenkradspeichen und den zentralen Bereich für eine Airbag- Abdeckung mit Aufreißlinien umfassenden Ummantelung aus einem im Gießoder Spritzverfahren einstückig hergestellten Kunststoffformteil mit geschlossener Oberfläche und ggf. geschäumtem Basiskörper, dadurch gekennzeichnet, daß am zentralen Basisteil des Lenkradskeletts ein Kern aus einem niedrig schmelzenden Material befestigt wird, das danach Lenkradskelett und Kern in eine Form zur Ausbildung des Kunststoffformteils eingelegt werden, daß der Kunststoffformteil hergestellt und daß nach der Verfestigung des Kunststoffformteils der Kern durch Temperaturerhöhung aufgeschmolzen und das Material in flüssiger Form aus dem Kunststoffformteil entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kern eine bei etwa 114 °C schmelzende Zinn- Wismut Metallegierung verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kern ein bei 60 bis 115°C schmelzendes Wachs verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kern eine erstarrte bei -10 bis + 10°C schmelzende Flüssigkeit verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung aus einem geeigneten Kunststoff nach dem .sogenannten Integralschaumverfahren hergestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß schäumbares Polyure- tan verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung aus zwei verschiedenen Kunststoffen nach dem sogenannten 2K- Verfahren hergestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß thermoplastische Kunststoffe verwendet werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung im Bereich der Airbag-Abdeckkappe eine Verstärkungseinlage aus einem Kunststoffgewebe, einem Kunststoffnetz, einer perforierten Metall- oder Kunststoffolie oder dergl. aufweist, die längs der Schwächungslinie weggelassen bzw. unterbrochen ist.
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