DE10048636A1 - Airbag-Abdeckung mit Sollbruchlinie und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Abstract

Eine Airbag-Abdeckung (1) ist durch eine in ein geformtes Flachmaterial vertieft eingebrachte Sollbruchlinie (S) definiert, wobei die Vertiefung durch Materialabtrag mittels Laserstrahlung erzielt wird. Erfindungsgemäß ist das Flachmaterial mit einer Barriereschicht (3) versehen, wobei die Barriereschicht (3) aufgrund ihrer Werkstoffeigenschaften dem Materialabtrag mittels Laserstrahlung einen größeren Widerstand entgegensetzt als der Werkstoff des übrigen Flachmaterials. DOLLAR A Die Vertiefungen durch Materialabtrag entlang der Sollbruchlinie (S) erstrecken sich in das Flachmaterial hinein bis zu der Barriereschicht (3). Aufgrund der Barriereschicht (3) ist es möglich, eine Sollbruchlinie (S) mittels Laserbearbeitung herzustellen, die eine exakte Restwanddicke der Airbag-Abdeckung (1) im Bereich der Sollbruchlinie (S) erlaubt, wodurch wiederum die Reißfestigkeit sehr genau eingestellt werden kann, was für ein zuverlässiges Entfalten eines Airbags von entscheidender Bedeutung ist. DOLLAR A Weiterhin wird ein Verfahren zur effizienten Herstellung einer solchen Airbag-Abdeckung (1) angegeben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Airbag-Abdeckung, die in ein beispielsweise zu einer Armaturenkonsole geformtes Flachmaterial integriert ist und deren Umriß durch eine vertiefend in das Flachmaterial eingebrachte Sollbruchlinie (S) definiert ist. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Airbag-Abdeckung.

In modernen Kraftfahrzeugen werden heute nicht nur im Lenkrad, sondern auch an anderen Positionen, beispielsweise in einer Konsole oder hinter einer Seitenverkleidung, Airbags untergebracht, welche die Fahrzeuginsassen bei einem Aufprall schützen sollen. Aus gestalterischen Gründen werden die Airbags möglichst unauffällig in die Fahrzeuginnenausstattung integriert, wobei allerdings gewährleistet sein muß, daß sie sich im Bedarfsfall in der gewünschten Weise entfalten und ihre Schutzfunktion ausüben können.

Eine bereits klassische Möglichkeit der Unterbringung besteht darin, die Airbagmodule bzw. -baugruppen hinter separat gefertigten und in Aussparungen der Innenausstattung eingepaßten Deckeln anzuordnen, die dann bei der Entfaltung der Airbags in Öffnungsrichtung entfernt werden.

Weiterhin ist bekannt, Airbag-Abdeckungen einstückig mit einem Verkleidungselement auszubilden, wobei die Abdeckungen durch im Bereich des Airbagmoduls ausgebildete Sollbruchstellen definiert sind. Aus den bereits erwähnten gestalterischen Gründen soll aber diese Sollbruchstelle erstens optisch nicht erkennbar sein und zweitens eine ausreichende Festigkeit gegen versehentliche, nicht mit einer Airbag-Auslösung im Zusammenhang stehende mechanische Einwirkungen gewährleisten. Weil aber trotzdem sicherzustellen ist, daß sich bei einem Unfall der Airbag wunschgemäß entfaltet, muß die Sollbruchstelle bei einer bestimmten, bezüglich Richtung und Größe sehr genau einzuhaltenden Krafteinwirkung nachgeben.

Wird die Sollbruchstelle, wie im Stand der Technik ebenfalls bekannt, durch Laserbearbeitung hergestellt, muß deshalb die Laserenergie auf die Abtragseigenschaften des Werkstoffes des betreffenden Fahrzeuginnenverkleidungselementes wie auch auf die Menge des abzutragenden Materials genau abgestimmt werden.

Ist als Sollbruchlinie eine Perforation vorgesehen, die durch Laserbearbeitung hergestellt wird und darf diese Perforation nicht die gesamte Materialdicke des Verkleidungselementes durchdringen, so muß der zur Bearbeitung eingesetzte Laserstrahl bezüglich seiner Intensität bzw. hinsichtlich der in das Material eingebrachten Energie sehr genau kontrolliert werden, um eine vorgegebene Abtragungstiefe nicht zu über- und auch nicht zu unterschreiten.

Insbesondere bei geringen Restwandstärken besteht infolge von Schwankungen der Laserintensität die Gefahr von unerwünschten Durchbrüchen der Laserstrahlung und damit der Perforation. Besonders bei räumlich konturierten Werkstücken, wie den eingangs genannten Konsolen oder ähnlichen Airbag-Abdeckungen, resultiert aus dieser Forderung ein hoher Steuerungs- und Kontrollaufwand bei der Laserbearbeitung.

Neben den aus optischen Gründen unerwünschten Durchbrüchen führen Abweichungen in der Bearbeitungstiefe aber auch zu unzulässigen Toleranzen der Reiß- bzw. Bruchfestigkeit der Sollbruchlinie, was aus sicherheitstechnischen Gründen ebenfalls zu vermeiden ist, denn um die Schutzwirkung zu gewährleisten, ist ein zeitlich sehr präzises Entfalten des Airbags erforderlich, das wiederum die konstante Reiß- bzw. Bruchfestigkeit der Sollbruchstelle voraussetzt. Zu große Toleranzen der Reißfestigkeit an der Sollbruchlinie können zu einem verfrühten oder verspäteten Aufblähen des Airbags führen.

Eine Airbag-Abdeckung mit einer Sollbruchlinie ist aus der DE 196 36 429 C1 bekannt. Zur Ausbildung der Sollbruchlinie an einem bereits in seine Endform gebrachten mehrschichtigen Flachmaterialstück wird ein gepulster Laserstrahl von einer Seite auf das Flachmaterial gerichtet. Dabei verdampfen an einer Abtragstelle mit jedem Laserpuls geringe Mengen des Flachmaterials, und der Laserstrahl dringt mit jedem Laserpuls etwas tiefer in das Flachmaterial ein. Um den Durchbruch durch die gegenüberliegende Außenfläche zu verhindern, ist dort ein Detektor angeordnet, der für die Laserstrahlung empfindlich ist.

Ist die Grenzschicht der gegenüberliegenden Außenfläche für die Laserstrahlung transparent, so empfängt der Detektor bereits Strahlung, bevor der Laserstrahl die gesamte Dicke des Flachmaterials durchbrochen hat. Der Detektor erzeugt dann ein Ausgangssignal, mit dem der Energieeintrag über die Laserintensität verringert oder der Laser sofort abgeschaltet wird.

Mit dem ersten von dem Detektor ausgegebenen Signal kann beispielsweise der Laser vom Dauerstrichbetrieb oder von höheren Pulslängen auf kurze Pulslängen umgeschaltet werden. Erreicht dann das Ausgangssignal einen ersten vorgegebenen Schwellenwert, wird die Laserleistung heruntergeregelt. Bei Erreichen eines zweiten Schwellwertes wird die Laserstrahlung gestoppt, um einen Durchbruch zu verhindern. Dieses Verfahren erfordert allerdings einen verhältnismäßig hohen apparativen Aufwand. Zudem ist es insbesondere bei wenig oder ungleichmäßig transparenten Werkstoffen kaum möglich, eine genaue Restwandstärke zu erzielen.

Bei intransparenten Werkstoffen muß ein Mikrodurchbruch in Kauf genommen werden, indem der Laser sofort gestoppt wird, sobald der Detektor Laserstrahlung empfängt und ein Signal an die Steuerschaltung abgibt.

Weiterhin ist aus der EP 0 711 627 A3 ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Airbag-Abdeckung mit Sollbruchlinie bekannt, bei dem die Sollbruchlinie mittels Laserbearbeitung erzeugt wird. Hier werden Durchbrüche verhindert, indem an einem bereits geformten Flachmaterialstück zunächst an einigen Stellen entlang der beabsichtigten Sollbruchlinie die Materialdicke gemessen und gespeichert wird. Die weiteren Dickenwerte entlang des Linienzuges werden dann anhand der gespeicherten Meßwerte durch Interpolation gewonnen und ebenfalls gespeichert. In Abhängigkeit von den gemessenen und den interpolierten Dickenwerten werden dann für jede Position die Bestrahlungsdauer und die Laserleistung so vorgegeben, daß von dem Werkstoff des Flachmaterialstückes jeweils eine gewünschte Restwandstärke stehen bleibt. Allerdings ist eine hinreichend genaue Einhaltung der Restwanddicke auch mit diesem Verfahren kaum erreichbar.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Airbag-Abdeckungen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen das Reißverhalten der Sollbruchlinie in engeren Toleranzgrenzen eingestellt ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Airbag-Abdeckung gelöst, bei der das Flachmaterial wenigstens im Bereich der Sollbruchlinie eine Barriereschicht aus einem Material aufweist, das aufgrund seiner Eigenschaften einem Materialabtrag durch Lasereinwirkung einen größeren Widerstand entgegensetzt als das übrige Flachmaterial und bei der sich die Materialausnehmungen aus dem Flachmaterial entlang der Sollbruchlinie bis zur Barriereschicht erstrecken.

Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Airbag-Abdeckung, wobei zunächst Flachmaterial hergestellt wird, welches wenigstens in dem Bereich, in den die Sollbruchlinie einzubringen ist, eine Barriereschicht aus einem Material aufweist, das aufgrund seiner Eigenschaften einem Materialabtrag durch Lasereinwirkung einen größeren Widerstand entgegensetzt als das übrige Flachmaterial und danach das Einbringen der Sollbruchlinie vorgenommen wird, indem mittels Laserstrahlung an einer Vielzahl von nebeneinander liegenden Orten Vertiefungen in das Flachmaterial eingebrachten werden, wobei die Intensität der Laserstrahlung bezüglich der Eigenschaften der Barriereschicht und des übrigen Flachmaterials so gewählt wird, daß an jedem dieser Orte jeweils nur das Flachmaterial, nicht aber Material der Barriereschicht abgetragen wird.

Hierdurch läßt sich auf einfache Weise ein exakt definierbares Reißverhalten der Airbag-Abdeckung erzielen, da bei deren Herstellung eine genaue Abtragtiefe durch die Laserstrahlung gewährleistet wird. Die an dem Flachmaterial vorgesehene, gegen die Abtragwirkung der Laserstrahlung unempfindliche Barriereschicht wirkt gewissermaßen als Puffer für die auftretenden Schwankungen der Laserstrahlung, so daß der Steuerungsaufwand zum Erhalt einer gewünschten Bearbeitungstiefe gering bleibt. So läßt sich entlang der Sollbruchlinie ein gewünschtes, vorzugsweise sehr gleichmäßiges Reiß- bzw. Bruchverhalten verwirklichen. Es ist jedoch auch möglich, unter Berücksichtigung der Lage der Barriereschicht ein sich entlang der Linie veränderndes Reißverhalten vorzugeben. In jedem Fall kann das Niveau der Reißkraft sehr genau auf ein optimales Entfalten des Airbags abgestimmt werden.

Eine bisher erforderliche Sensorik zur Regelung der verbleibenden Restwanddicke, wie beispielsweise bei dem Verfahren nach der DE 196 36 429 C1, wird nicht mehr benötigt. Vielmehr kann bei der Ansteuerung auf einen solchen Regelungskreis vollkommen verzichtet werden. Da überdies die unbearbeitete Seite gegen Durchbrüche geschützt wird, bleibt der optische Eindruck derselben unbeeinträchtigt, wodurch sich wiederum der Ausschuß an unbrauchbaren Werkstücken während des Herstellungsprozesses verringern läßt. Auf diese Weise lassen sich erhebliche Kosteneinsparungen erzielen. Die Airbag-Abdeckungen sind unmittelbar an Fahrzeuginnenauskleidungselementen ausgebildet, wie beispielsweise an der Armaturenkonsole.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen alle Stellen der Sollbruchlinie, an denen ein Werkstoffabtrag erfolgt ist, die gleiche Restwanddicke auf. Dies läßt sich beispielsweise dadurch realisieren, daß die Barriereschicht mit einem gleichbleibenden Abstand zu der von der Bearbeitungsseite abgewandten Außenfläche des Flachmaterials oder auch unmittelbar an dieser Außenfläche vorgesehen wird. Damit läßt sich auch über die gesamte Sollbruchlinie eine gleichbleibende Reißkraft einstellen, die im wesentlichen durch die Barriereschicht und das gegebenenfalls noch vorhandene Material des Flachmaterials bestimmt wird.

Bei einer Perforation wird die Sollbruchlinie vorzugsweise durch eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Abtragstellen in Form von in der Tiefe begrenzten, beispielsweise kreisrunden Löchern mit geringen Durchmessern gebildet.

Dabei beeinflußt die Länge der jeweils zwischen zwei Perforationslöchern nicht abgetragenen Abschnitte des Flachmaterials die Reißkraft, die sich jedoch durch gleichmäßige Abstände der Perforationslöcher oder auch durch eine durchgehende Schlitzung entlang der Sollbruchlinie konstant halten läßt.

Eine deutliche Vereinfachung des Herstellungsverfahrens kann dadurch erreicht werden, daß die Strahlungsintensität bei der Laserbearbeitung auf ein konstantes Niveau eingestellt wird. Dieses Niveau wird so gewählt, daß bei Lasereinwirkung der Abtrag an dem Werkstoff des Flachmaterialstückes hoch, hingegen der Abtrag an dem Werkstoff der Barriereschicht allenfalls gering ist oder gar kein Abtrag erfolgt. Aufgrund der Barriereschicht kann bei einer konstanten Strahlungsintensität längere Zeit auf eine abzutragende Stelle eingewirkt werden, ohne daß die Gefahr eines Durchbruches besteht. Vorzugsweise wird diese Zeitdauer nach der größten erforderlichen Abtragsleistung bemessen.

Bei der Verwendung von beispielsweise gepulsten Lasern kann mit gleichbleibender Pulsdauer gearbeitet werden, wobei an einer Abtragstelle in der Regel gleiche Pulszahlen eingebracht werden. Gegebenenfalls vorgegebene unterschiedliche Abtragtiefen bis zu der Barriereschicht lassen sich zusätzlich durch die Anzahl der an der Abtragstelle eingebrachten Pulse einstellen.

Eine Feinregelung der Pulsdauer ist aufgrund des Abtragwiderstandes der Barriereschicht nicht nötig. Vorzugsweise wird jedoch für alle Abtragstellen die gleiche Pulszahl eingestellt, so daß das Verfahren ohne vorausgehende Vermessung der Dicke der Airbag-Abdeckung auskommt und damit einfach und flexibel ausführbar ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Barriereschicht lediglich in Bereichen der späteren Laserbearbeitung bzw. entlang der Sollbruchlinie in das Flachmaterial eingebracht. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Flachmaterial vor oder nach der Herstellung der Sollbruchlinie weiterbearbeitet, insbesondere weiter umgeformt wird und die Barriereschicht im Vergleich zu dem Werkstoff des Flachmaterials einen erhöhten Umformwiderstand besitzt. Selbstverständlich ist eine nachgeordnete Umformung so auszuführen, daß entlang der Sollbruchlinie keine Schädigung bzw. keine unerwünschte Beeinflussung der Reißfestigkeit auftritt.

Neben der Möglichkeit, das Flachmaterial mit der Barriereschicht vollflächig zu überdecken, ist aus den vorgenannten Gründen in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung empfehlenswert, die Barriereschicht lediglich in einem die Fläche des Flachmaterialstückes abschnittweise überdeckenden Muster angeordnet. Ein solches Muster ist beispielsweise streifenförmig, gitterförmig oder auch in Form von symmetrischen Teilflächen ausgebildet.

Diese Vorgehensweise eignet sich insbesondere für solche Anwendungsfälle, bei denen Zuschnitte aus dem bereits mit der Barriereschicht versehenen Flachmaterialstück geschnitten werden und die Laserbearbeitung zur Herstellung der Sollbruchstelle an dem bereits ausgeschnittenen und geformten Zuschnitt erzeugt wird. Durch die abschnittsweise angeordnete Barriereschicht existieren eine Vielzahl von Bereichen, in denen eine Sollbruchlinie hergestellt werden kann.

Die Einstellung der Reißfestigkeit entlang der Sollbruchlinie kann beispielsweise auch durch eine Variation der Dicke der Barriereschicht vorgenommen werden. Eine weitere Einflußmöglichkeit liegt in der Variation der Lage der Barriereschicht in Dickenrichtung in dem Flachmaterial, so daß von letzterem bei einer Laserbearbeitung mehr oder weniger Werkstoff bestehen bleibt und sich so folglich eine größere oder kleinere Restwanddicke ergibt.

Wie oben angedeutet, läßt sich die Reißfestigkeit zusätzlich durch die Variation der Lage der Abtragstellen entlang der Laserbearbeitungslinie beeinflussen, wobei durch ungleichmäßig beabstandete Abtragstellen auch eine Variation der Reißfestigkeit entlang der Sollbruchlinie möglich ist. Zudem kann durch eine ungleichmäßige Beabstandung eine aufgrund der Raumform der Airbag-Abdeckung entlang der Sollbruchlinie variierende Reißfestigkeit kompensiert oder gegebenenfalls in gewünschter Art und Weise eingestellt werden. Damit kann auch über gekrümmte oder gesickte Flächen die Reißkraft an die Erfordernisse der Entfaltung des Airbags gut angepaßt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird als Barriereschicht eine metallische oder auch nichtmetallische Folie, beispielsweise mittels einer Stempeleinrichtung, in den Werkstoff des Flachmaterials eingedrückt und mit diesem verbunden, beispielsweise verklebt. Dazu kann ein geeigneter Haftkleber verwendet werden, es ist aber auch möglich, selbstklebende Folien zu verwenden.

In einer weiteren Variante dieser Vorgehensweise wird die Folie in den noch nicht ausgehärteten Werkstoff des Flachmaterialstückes eingedrückt, so daß die hierbei vorzugsweise metallische Folie mit dem Flachmaterial selbst verklebt. Das Ein- bzw. Anbringen der Barriereschicht kann auch dadurch erfolgen, daß eine metallische oder nichtmetallische Folie mittels Wärmeeinwirkung oder Ultraschall mit dem Werkstoff des Flachmaterials verbunden, beispielsweise verschweißt wird.

Weiterhin ist es möglich, die Barriereschicht als flüssigen, aushärtenden Polymerwerkstoff auf das Flachmaterialstück oder umgekehrt einen Polymerwerkstoff als Flachmaterial auf die Barriereschicht aufzuspritzen. Bevorzugt werden hierzu solche Flüssigpolymere verwendet, die sich selbst mit dem Werkstoff des Flachmaterials verbinden. Andernfalls wird zusätzlich ein Haftvermittler aufgebracht.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf Flachmaterial beschränkt, das aus einem einzigen homogenen Werkstoff besteht. Vielmehr kann das Flachmaterial auch durch Überlagerung und Verbindung von mehreren Schichten gegebenenfalls unterschiedlicher Werkstoffe hergestellt werden, wobei dann die Barriereschicht zwischen zwei dieser Schichten eingeordnet werden kann. Zur Anbringung bzw. Einbettung der Barriereschicht kann die gleiche Technologie verwendet werden, wie zur Verbindung der einzelnen Schichten des Flachmaterials.

Nachfolgend wird nun die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine Teilansicht entlang einer Sollbruchlinie einer Airbag-Abdeckung im Schnitt.

Zu erkennen ist eine Airbag-Abdeckung 1 in Form eines Innenverkleidungselementes für ein Kraftfahrzeug, wobei lediglich ein Ausschnitt entlang einer Sollbruchlinie S dargestellt ist. Die Airbag-Abdeckung 1 ist ein an die Einbauverhältnisse angepaßtes Formteil, beispielsweise eine Armaturenkonsole, die aus einem Flachmaterialstück 2 geformt worden ist.

In der Airbag-Abdeckung 1 ist ein integraler Deckel ausgebildet, hinter dem ein Airbagmodul sitzt. Die Deckelform wird dabei durch die Sollbruchlinie S definiert. Bei einem Auslösen des Airbagmoduls wird der Deckel infolge der Expansion des Airbags aufgesprengt, wobei die Airbag-Abdeckung 1 entlang der Sollbruchlinie S bricht. Diese Sollbruchlinie S ist in dem Flachmaterialstück 2 auf der Seite des Airbagmoduls ausgebildet und reicht in die Tiefe des Flachmaterialstücks 2 bis zu einer Barriereschicht 3 hinein, die in das Flachmaterialstück 2 eingebettet ist. Die Barriereschicht 3 ist entlang der Sollbruchlinie S nicht durchbrochen.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist das Flachmaterialstück 2 aus drei Schichten a, b und c gebildet, wobei die Barriereschicht 3 in die dritte Schicht c des Flachmaterialstückes 2 eingebettet ist.

Die Sollbruchlinie S entsteht durch Abtrag von Werkstoff des Flachmaterialstückes 2 durch Einwirkung eines Laserstrahls von der Außenfläche 4 her. Die Intensität der auf das Flachmaterialstück 2 einwirkenden Laserstrahlung ist dabei so gesteuert, daß aufgrund der eingebrachten Energie der Werkstoffabtrag bis zu der Barriereschicht 3 erfolgt, letztere hingegen nicht oder allenfalls geringfügig abgetragen wird.

Zu diesem Zweck bestehen das Flachmaterialstück 2 und die Barriereschicht 3 aus Werkstoffen, die einen deutlich unterschiedlichen Widerstand gegen einen Laserabtrag aufweisen. Insbesondere ist hier der Widerstand des Werkstoffes des Flachmaterialstückes 2 geringer als derjenige der Barriereschicht 3.

Die Barriereschicht 3 verhindert somit bei der Laserbearbeitung einen Durchbruch zu der Außenfläche 5 des Flachmaterialstückes 2, welche der bearbeiteten Außenfläche 4 gegenüberliegt.

Bei dem Flachmaterialstück 2 des Ausführungsbeispiels besteht die fahrzeuginnenraumseitige, steife Trägerschicht c aus Polyurethan (PU) oder einem Holzformstoff, die mittlere Schicht b aus einem weichen Schaumstoff wie beispielsweise Polyethylen (PE) und die Schicht a auf der Seite des Airbagmoduls aus einer Kunststoff-Folie, etwa aus einem thermoplastischen Polyolefin (TPO).

Zur Ausbildung der Sollbruchlinie S wird das Flachmaterialstück 2 entlang einer Umrißlinie des Deckels mit einem CO₂-Laser bei einer Wellenlänge von 10,6 µm bearbeitet, indem entlang der Umrißlinie eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Abtragstellen 6 in Form von kleinen Sacklöchern nacheinander hergestellt werden. Der Abstand zwischen benachbarten Abtragstellen beträgt 0,5 mm. Infolge des Energieeintrages verdampft der Werkstoff des Flachmaterialstückes 2 an den Abtragstellen 6. Die Barriereschicht 3, die in einem gleichbleibenden Abstand zu der Außenfläche 5 des Flachmaterialstückes 2 liegt, wird hingegen nicht abgetragen.

Wie weiter erkennbar ist, bleibt an jeder Abtragstelle 6 entlang der Sollbruchlinie S eine definierte Restwandstärke d erhalten, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel für sämtliche Abtragstellen 6 gleich groß ist. Die hohe Genauigkeit der Restwandstärke d ermöglicht eine definierte Reiß- bzw. Bruchfestigkeit innerhalb eines engen Toleranzbereiches. Überdies sind die Abtragstellen 6 an der Außenfläche 5, die der bearbeiteten Außenfläche 4 gegenüberliegt und die Außenseite der Airbag-Abdeckung darstellt, visuell nicht wahrnehmbar.

Die einzelnen Abtragstellen 6 sind, wie oben bereits erwähnt, durch regelmäßig entlang der Sollbruchlinie S angeordnete Einzellöcher gebildet. In Abwandlung des Ausführungsbeispieles können diese Abtragstellen 6 auch als sich in Richtung der Sollbruchlinie S erstreckende Langlöcher ausgebildet werden. Alternativ kann eine Abtragstelle 6 als eine ununterbrochene Linie entlang der Sollbruchlinie S vorgesehen werden. Auch kann der Abstand zwischen den einzelnen Abtragstellen 6 variieren, um ein besonders definiertes Reißverhalten entlang der Sollbruchlinie einzustellen. Letztere verläuft nicht notwendigerweise geradlinig, sondern kann eine beliebig gekrümmte Kurvenform, insbesondere auch geschlossen umlaufend, bilden.

Weiterhin ist es möglich, die Barriereschicht 3, an der Außenfläche 5 des Flachmaterialstückes 2 anzubringen, so daß in diesem Fall dann allein die Dicke der Barriereschicht 3 die Restwandstärke d bestimmt. Auch kann die Barriereschicht 3 in eine der beiden anderen Schichten a und b des Flachmaterialstückes 2 eingebettet oder aber zwischen zwei benachbarte der hier dargestellten Schichten a, b und c eingeordnet werden.

Die Dicke der Barriereschicht 3 sowie ihre physikalischen Eigenschaften werden in Abhängigkeit der Anforderungen an die Reiß- bzw. Bruchfestigkeit der Sollbruchlinie S und des erforderlichen Energieniveaus der Laserstrahlung zum Abtrag des Werkstoffes des Flachmaterialstückes 2 und zum Stoppen des Werkstoffabtrages an der Barriereschicht 3 bestimmt.

Wie der Zeichnung entnommen werden kann, erstreckt sich die Barriereschicht 3 lediglich im Bereich der Sollbruchlinie S und parallel zu der nicht-bearbeiteten Außenfläche 5 des Flachmaterialstückes 2. Die Barriereschicht 3 ist in diesem Fall bereits während der Herstellung des Flachmaterialstückes an dem vorherbestimmten Ort der Sollbruchstelle entsprechend der benötigten Größe und Form vorgesehen worden. Sie kann dabei den gesamten Deckel abdecken oder aber auch lediglich unmittelbar unter der Sollbruchlinie S des Deckels streifenförmig angeordnet werden.

Es ist jedoch auch möglich, das mit der Barriereschicht 3 versehene Flachmaterial­ stück 2 zunächst als platten- oder folienartiges Rohmaterial herzustellen, an dem streifenförmige, gitterförmige oder flächenhafte Barriereschicht-Anordnungsmuster vorgesehen sind. Dies ist insbesondere dort vorteilhaft, wo der Ort und die Geometrie der Sollbruchstelle bei der Herstellung des Flachmaterialstückes 2 noch nicht festliegt, jedoch eine vollflächige Überdeckung mit einer Barriereschicht 3 nicht gewünscht wird.

Das gewünschte Formteil bzw. ein entsprechendes Formstück wird dann an dem Rohmaterial derart aufgemessen, daß die gewünschte Sollbruchstelle sich im Bereich über der Barriereschicht 3 befindet.

Das Einbringen der Barriereschicht 3 in das Flachmaterialstück 2 erfolgt vorteilhafterweise bereits bei der Herstellung des Flachmaterials, wobei die hierzu verwendete Technologie durch die Materialeigenschaften des Werkstoffes der Barriereschicht 3 wie auch des Flachmaterials bestimmt wird.

So ist es beispielsweise möglich, metallische oder auch nichtmetallische Folien als Barriereschicht 3 in Form von selbsthaftenden Folien oder auch Folien mit Zusatzkleber über eine Stempeleinrichtung in das Flachmaterialstück 2 einzudrücken und zu fixieren.

Gegebenenfalls erfolgt dies bereits in einem noch nicht ausgehärtetem Zustand des Flachmaterialstückes 2 in eine der Schichten a, b oder c desselben, wobei die Folie dann mit dem Werkstoff der Flachmaterialschicht a, b oder c selbst verklebt.

Eine weitere Möglichkeit insbesondere zum Einbetten nichtmetallischer Folien besteht in dem An- bzw. Aufschweißen der Barriereschicht 3 mittels einer Wärmeplatte oder einer Ultraschalleinrichtung.

Die Barriereschicht 3 kann auch durch Aufspritzen eines zunächst flüssigen Polymermaterials auf eine Schicht a, b oder c des Flachmaterialstückes 2 erfolgen, die nach dem Aufspritzen aushärtet. Gegebenenfalls werden zur Verbindung der Werkstoffe des Flachmaterialstückes 2 und des flüssigen Polymers für die Barriereschicht 3 zusätzlich geeignete Haftmittler eingesetzt.

Eine weitere Technologie zum Einbringen der Barriereschicht 3 besteht in der Verwendung eines Werkstoffes, der dem für das Flachmaterialstück 2 verwendeten Werkstoff bzw. dessen Schichten a, b bzw. c systemähnlich ist, so daß die Barriereschicht 3 wie eine Schicht a, b oder c des Flachmaterialstückes 2 an- oder eingefügt werden kann.

Zur Herstellung der Airbag-Abdeckung 1 wird ein Zuschnitt des mit der Barriereschicht 3 versehenen Flachmaterialstückes 2 mittels Laserbearbeitung mit einer Sollbruchlinie S versehen. Dazu wird die bereits geformte Airbag-Abdeckung 1 mit einer Vorschubeinrichtung wie beispielsweise einem Roboterarm relativ zu einem Laserstrahl bewegt.

Die erforderliche Strahlungsenergie für den pulsweise oder aber auch kontinuierlich ablaufenden Werkstoffabtrag entlang der Sollbruchlinie S wird werkstoff- und laserspezifisch bestimmt. Der Ablauf der Laserbearbeitung erfolgt programmgesteuert, beispielsweise indem der pulsweise betriebene Laser mit seinem Strahl an einer Abtragstelle 6 positioniert wird und eine vorbestimmte Anzahl von Laserpulsen ausgelöst wird. Anschließend wird die nächste Abtragstelle 6 angesteuert. Dabei werden alle Abtragstellen 6 mit der gleichen Pulszahl bearbeitet, wobei jeder Puls den gleichen Energieinhalt und die gleiche Dauer aufweist. Die Anzahl der Pulse wird an der größten Abtragtiefe orientiert, so daß auch bei Schwankungen der Dicke des Flachmaterialstückes 2 ein Abtrag bis zu der Barriereschicht 3 gewährleistet und damit die gewünschte Restwanddicke d an allen Stellen sicher eingehalten werden kann.

Bei einem Strichbetrieb, d. h. bei kontinuierlich eingeschaltetem Laser, wird der Laserstrahl mit einem vorgegebenen Geschwindigkeitsprofil entlang der Sollbruchlinie S relativ zu dem Flachmaterial 2 verfahren. Zur Erzeugung des in der Zeichnung dargestellten Lochmusters wird der Laserstrahl an den einzelnen Abtragstellen 6 für eine vorgegebene Verweilzeit angehalten, wobei deren Dauer an der größten benötigten Zeit orientiert wird, welche erforderlich ist, um einen vollständigen Materialabtrag bis zu der Barriereschicht 3 in allen Fällen sicher zu gewährleisten.

Die auf diese Art und Weise hergestellte Airbag-Abdeckung 1 zeichnet sich durch ein sehr gut einstellbares Reiß- und Bruchverhalten an der Sollbruchstelle aus, deren Eigenschaften bei einer Serienfertigung in einen sehr engen Toleranzbereich reproduzierbar sind. Trotz der erzielbaren hohen Genauigkeit des Reiß- und Bruchverhaltens bleibt der Steuer- und Regelaufwand bei der Herstellung gering.

In einer von dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel abweichenden Ausgestaltungsvariante der Erfindung wird zunächst eine Folie, die aus einem ein- oder mehrschichtigen Flachmaterial und einer Barriereschicht gebildet ist, in der genannten Weise perforiert und diese dann auf eine schon räumlich geformte Trägerschicht aufgebracht, wobei sich in einer ganz speziellen Ausführung zwischen der Folie und der Trägerschicht der Airbag befinden kann.

Bezugszeichenliste

1

Airbag-Abdeckung

2

Flachmaterialstück

3

Barriereschicht

4

Außenfläche an der Bearbeitungsseite des Flachmaterials

5

Außenfläche gegenüber der Bearbeitungsseite des Flachmaterials

6

Abtragstelle
a, b, c Schicht des Flachmaterialstückes

2

d Restwanddicke der Airbag-Abdeckung

1

S Sollbruchlinie

Claims (20)

1. Airbag-Abdeckung, die in geformtes Flachmaterial integriert ist und deren Umriß durch eine vertiefend in das Flachmaterial eingebrachte Sollbruchlinie (S) definiert ist,
wobei das Flachmaterial wenigstens im Bereich der Sollbruchlinie (S) eine Barriereschicht (3) aus einem Material aufweist, das aufgrund seiner Eigenschaften einem Materialabtrag durch Lasereinwirkung einen größeren Widerstand entgegensetzt als das übrige Flachmaterial und
wobei sich die Vertiefungen im Flachmaterial entlang der Sollbruchlinie (S) im wesentlichen bis zu der Barriereschicht (3) erstrecken.

2. Airbag-Abdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchlinie (S) aus einer Vielzahl von mittels Laserstrahlung nebeneinander in das Flachmaterial eingebrachten Löchern begrenzter Tiefe gebildet ist.

3. Airbag-Abdeckung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Barriereschicht (3) auf eine der Außenflächen (4, 5) des Flachmaterials aufgebracht ist.

4. Airbag-Abdeckung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Barriereschicht (3) parallel zu den Außenflächen (4, 5) des Flachmaterials verlaufend in das Flachmaterial eingebettet ist.

5. Airbag-Abdeckung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Barriereschicht (3) lediglich in einem der Sollbruchlinie (S) folgenden Bereich vorgesehen ist.

6. Airbag-Abdeckung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Barriereschicht (3) lediglich in Form eines das Flachmaterial abschnittsweise überdeckenden Musters, insbesondere in Form von Streifen oder Gittern, vorgesehen ist.

7. Verfahren zum Herstellen einer Airbag-Abdeckung, die in geformtes Flachmaterial integriert ist und deren Umriß durch eine vertiefend in das Flachmaterial eingebrachte Sollbruchlinie (S) definiert ist, dadurch gekennzeichnet,
daß zunächst Flachmaterial hergestellt wird, welches wenigstens in dem Bereich, in den die Sollbruchlinie (S) einzubringen ist, eine Barriereschicht (3) aus einem Material aufweist, das aufgrund seiner Eigenschaften einem Materialabtrag durch Lasereinwirkung einen größeren Widerstand entgegensetzt als das übrige Flachmaterial und
danach das Einbringen der Sollbruchlinie (S) vorgenommen wird, indem mittels Laserstrahlung an einer Vielzahl von nebeneinander liegenden Orten Vertiefungen in das Flachmaterial eingebrachten werden, wobei die Intensität der Laserstrahlung bezüglich der Eigenschaften der Barriereschicht (3) und des übrigen Flachmaterials so gewählt wird, daß an jedem dieser Orte jeweils nur das Flachmaterial, nicht aber Material der Barriereschicht (3) abgetragen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einbringen der Vielzahl von Vertiefungen, die in ihrer Gesamtheit die Sollbruchlinie (S) bilden, das mit der Barriereschicht (3) versehene Flachmaterial in die gewünschte Raumform, beispielsweise in die Form einer Konsole, gebracht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Barriereschicht (3) in einem gleichbleibenden Abstand zu der Außenfläche des Flachmaterials, auf die mit der Laserstrahlung eingewirkt wird, in das Flachmaterial integriert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Barriereschicht (3) auf die gegenüberliegende Außenfläche des Flachmaterials aufgebracht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Barriereschicht (3) lediglich in Bereichen der späteren Laserbearbeitung vorgesehen wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Laserstrahlung auf ein konstantes Niveau eingestellt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Barriereschicht (3) in einem das Flachmaterial lediglich teilweise überdeckenden Anordnungsmuster, insbesondere streifen- oder gitterförmig oder in Form von symmetrischen Teilflächen, an dem Flachmaterial vorgesehen wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Reißfestigkeit der Sollbruchlinie (S) eingestellt wird mit der Wahl der Dicke der Barriereschicht (3).

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Reißfestigkeit der Sollbruchlinie (S) eingestellt wird mit der Wahl der Lage der Barriereschicht (3) in der Tiefe des Flachmaterials.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Reißfestigkeit der Sollbruchlinie (S) eingestellt wird mit der Wahl des Abstandes der nebeneinander liegenden, durch Materialabtrag eingebrachten Vertiefungen.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachmaterial im wesentlichen aus einem aushärtbaren Werkstoff hergestellt wird in einem noch nicht ausgehärteten Zustand des Flachmaterials eine metallische oder nicht-metallische Folie, die als Barriereschicht (3) dient, in diesen Werkstoff eingedrückt und mit diesem verbunden wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine metallische oder nicht-metallische Folie als Barriereschicht (3) dient und mittels Wärmeeinwirkung oder Ultraschall mit dem Werkstoff des Flachmaterials verbunden wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssiger, aushärtender Polymerwerkstoff als Barriereschicht (3) dient und auf das Flachmaterial oder umgekehrt ein Polymerwerkstoff als Flachmaterial auf die Barriereschicht aufgespritzt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachmaterial durch Überlagerung und Verbindung mehrerer Werkstoffschichten hergestellt wird, wobei die Barriereschicht (3) zwischen zwei solcher Schichten eingeordnet wird.