DE10117014B4

DE10117014B4 - Gehäuse für ein Airbagmodul und Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für ein Airbagmodul

Info

Publication number: DE10117014B4
Application number: DE2001117014
Authority: DE
Inventors: Karin Stahl; Winfried Straube; Richard Emmerich
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-04-05
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2014-09-18
Anticipated expiration: 2021-04-06
Also published as: DE10117014A1

Abstract

Gehäuse für ein Airbagmodul, in dem wenigstens ein Airbag im nicht aktivierten Grundzustand zusammengefaltet aufgenommen ist, wobei das Gehäuse aus einem Metallwerkstoff durch Urformen hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) durch Spritzpressen oder Spritzgießen des Metallwerkstoffes hergestellt ist dergestalt, dass der auf eine Thixotropie-Temperatur erwärmte Metallwerkstoff im thixotropen Zustand in eine Werkzeugform spritzbar ist und dass als Metallwerkstoff eine Magnesiumlegierung verwendbar ist, die neben Magnesium 8,5 bis 9,5 Gewichts-% Aluminium, 0,17 bis 0,40 Gewichts-% Mangan, 0,45 bis 0,90 Gewichts-% Zink, höchstens 0,05 Gewichts-% Silicium, höchstens 0,025 Gewichts-% Kupfer, höchstens 0,001 Gewichts-% Nickel und höchstens 0,004 Gewichts-% Eisen aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein Airbagmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für ein Airbagmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.
In einem derartigen Gehäuse eines Airbagmoduls ist in allgemein bekannter Weise wenigstens ein Airbag im nichtaktivierten Grundzustand zusammengefaltet aufgenommen. Ebenso ist regelmäßig auch ein Gasgenerator, der dem Airbag zugeordnet ist, in diesem Gehäuse aufgenommen. Zur Festlegung des Airbagmoduls am Fahrzeugaufbau wird das Gehäuse z. B. durch Schrauben und/oder Schweißen am Fahrzeugaufbau festgelegt. Für einen kompakten, platzsparenden Einbau wird das Gehäuse unmittelbar angrenzend an benachbarte Bauteile, wie z. B. eine Instrumententafel im Falle eines Beifahrer-Airbagmoduls, angeordnet. Die Festlegung des Gehäuses erfolgt z. B. an einem Instrumententafelträger eines Kraftfahrzeugs. Aufgrund des erforderlichen kompakten, platzsparenden Einbaus grenzen an das Gehäuse regelmäßig weitere Bauteile unmittelbar an.
Um einen relativ kompakten Aufbau des Gehäuses zu ermöglichen sowie auch aus Gründen der Materialeinsparung und um andererseits auch einen erforderlichen gewichtsgünstigen Aufbau der Gehäuse zu erreichen, sind diese im modernen Automobilbau dünnwandig ausgebildet. Dazu werden die Gehäuse in allgemein bekannter Weise z. B. durch Schweißen oder Nieten von tiefgezogenen oder abgekanteten Blechen hergestellt.
Weiter ist es aus der DE 43 40 999 A1 bekannt, die Gehäuse aus stranggepresstem Metall herzustellen.
Aus der DE 197 03 767 A1 ist es bekannt, das Gehäuse aus Kunststoff mit dem dafür allgemein bekannten Spritzgussverfahren herzustellen.
In der DE 197 03 767 A1 wird vorgeschlagen, das Gehäuse aus Aluminium im Aluminium-Druckgussverfahren herzustellen.
Die Herstellung des Gehäuses aus Kunststoff oder im Druckgussverfahren aus einer Aluminiumlegierung ist ferner auch aus der DE 195 38 870 A1 bekannt.
Aus der gattungsgemäßen DE 43 38 666 C2 ist es ferner bekannt, das Gehäuse durch Spritzgießen in einem Stück herzustellen, wobei als Werkstoff hierfür ein spritzgussfähiger Kunststoff oder eine gießbare Leichtmetalllegierung Verwendung finden kann.
Problematisch bei allen diesen Kunststoff- und Metall-Gehäusen ist jedoch, dass sie zwar eine gewisse Grundstabilität aufweisen, durch den sich aufblasenden Airbag aber zumindest teilweise so verformt werden können, dass dadurch die angrenzenden Bauteile, wie z. B. die unmittelbar angrenzende Instrumententafel, in unerwünschter Weise beschädigt oder ggf. sogar zerstört werden können.
Aus der DE 299 21 416 U1 ist ein Gehäuse für ein Airbagmodul bekannt, das zur Aufnahme eines Gasgenerators dient. Das Gehäuse ist als ein Spritzgußteil aus Kunststoff oder Metall kostengünstig gefertigt. Aus der DE 690 17 966 T2 ist generell ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thixotropen Druckgießen von hochfesten Werkstücken bekannt. Aus der US 5 966 799 A und aus der US 5 458 480 A sind jeweils Verfahren bekannt, in denen Gehäuse durch Spritzpressen in einem Spritzpresswerkzeug hergestellt werden.
Aus der DE 199 23 694 A1 ist ein Schwenklager für die Vorderachse eines Kraftfahrzeugs bekannt, dessen Grundkörper aus einem Leichtmetall hergestellt ist. Aus der DE 196 08 414 A1 ist ein Fahrschemel für eine Fahrzeugachse bekannt, bei dem die Trägerteile aus einem Leichtmetall im Thixoformung-Verfahren hergestellt werden können. Aus der DE 198 42 333 A1 ist ein Modul für eine elektrohydraulische Getriebesteuerung bekannt, bei dem ein Gehäuseteil im Thixotropie-Gussverfahren herstellbar ist. Aus der DE 694 10 202 T2 ist ein Verfahren zum Thixotropie-Druckgießen von hochfesten Werkstücken bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Gehäuse für ein Airbagmodul sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für ein Airbagmodul zu schaffen dergestalt, dass das Gehäuse stabil und fest und damit widerstandsfähig gegen Verformungen durch einen sich aufblasenden Airbag ausgebildet ist.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Gehäuses gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Gemäß Anspruch 1 ist das Gehäuse durch Spritzpressen oder Spritzgießen des Metallwerkstoffs hergestellt dergestalt, dass der auf eine Thixotropie-Temperatur erwärmte Metallwerkstoff im thixotropen Zustand in eine Werkzeugform spritzbar ist.
Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 6.
Gemäß Anspruch 6 wird das Gehäuse durch Spritzpressen oder Spritzgießen des Metallwerkstoffs hergestellt dergestalt, dass der Metallwerkstoff auf eine Thixotropie-Temperatur erwärmt wird und anschließend in diesem thixotropen Zustand in eine Werkzeugform gespritzt wird.
Mit einem derartigen auf Thixotropie-Temperatur erwärmten Metallwerkstoff kann unter Verwendung des Spritzpress- und Spritzgussverfahrens eine Gefügestruktur erreicht werden, die gegenüber den Gefügestrukturen der Gehäuse des Standes der Technik eine wesentlich höhere Gefügedichte aufgrund einer besseren Vernetzung der einzelnen Moleküle untereinander aufweist.
Dadurch können durch Spritzpressen oder Spritzgießen von auf Thixotropie-Temperatur erwärmtem Metallwerkstoff dünnwandige Gehäuse hergestellt werden, die im Gegensatz zu den dünnwandigen Gehäusen des Standes der Technik wesentlich haltbarer, fester und damit auch stabiler sind. Mit derartigen, im Gegensatz zu den dünnwandigen Gehäusen des Standes der Technik, wesentlich stabileren dünnwandigen Gehäusen wird die Gefahr, dass es beim Aufblasvorgang des Airbags zu einem Aufweiten des Gehäuses kommt, erheblich reduziert, so dass eine Beschädigung der unmittelbar an das Gehäuse angrenzenden Bauteile, wie z. B. einer Instrumententafel, vorteilhaft vermieden werden kann. Und dies ohne, dass das Gehäuse dickwandiger ausgebildet wird oder durch zusätzliche aufwendige Maßnahmen versteift wird.
Erfindungsgemäß ist als Metallwerkstoff eine Magnesiumlegierung verwendet, die neben Magnesium 8,5 bis 9,5 Gewichts-% Aluminium, 0,17 bis 0,40 Gewichts-% Mangan, 0,45 bis 0,90 Gewichts-% Zink, höchstens 0,05 Gewichts-% Silicium, höchstens 0,025 Gewichts-% Kupfer, höchstens 0,001 Gewichts-% Nickel und höchstens 0,004 Gewichts-% Eisen aufweist. Wie praktische Versuche gezeigt haben, ergibt sich damit ein besonders stabiles Gehäuse mit einer hohen Gefügedichte sowie einem sehr hohen Vernetzungsgrad der einzelnen Moleküle.
Zur Stabilisierung kann das Gehäuse, falls dies erwünscht ist, aber auch wenigstens bereichsweise mit einer Versteifungsstruktur, vorzugsweise mit Versteifungsrippen, versehen sein, wodurch die Stabilität und Festigkeit des Gehäuses nochmals wesentlich erhöht wird.
Das Gehäuse ist vorzugsweise so ausgelegt, dass zusätzlich zu dem Airbag auch noch ein dem Airbag zugeordneter Gasgenerator im Gehäuse aufgenommen ist.
Gemäß einer ersten bevorzugten Verfahrensführung kann das Gehäuse durch Spritzpressen in einem Spritzpresswerkzeug hergestellt werden, bei dem der Metallwerkstoff in einer vorerwärmbaren Druckkammer auf Thixotropie-Temperatur vorerwärmt und mittels einem Spritzpresskolben gleichzeitig vorverdichtet wird. Anschließend wird dann der so vorverdichtete und auf Thixotropie-Temperatur vorerwärmte Metallwerkstoff mittels dem Spritzpresskolben über wenigstens einen Kanal in eine Formhöhlung der Werkzeugform gespritzt. Dieses Spritzpresswerkzeug entspricht dem herkömmlichen Aufbau eines Spritzpresswerkzeugs, wie es bisher lediglich zur Herstellung von Kunststoff-Bauteilen verwendet worden ist.
Gemäß einer alternativen Verfahrensführung wird das Gehäuse durch Spritzgießen in einem Spritzgusswerkzeug hergestellt, bei dem der Metallwerkstoff unter Verdichtung und Erwärmung auf Thixotropie-Temperatur mittels einer in einem erwärmbaren Zylinder drehbaren und ggf. axial verschiebbaren Schnecke in eine Formhöhlung der Werkzeugform eingespritzt wird. Dieser Aufbau entspricht ebenfalls dem Aufbau eines herkömmlichen Spritzgusswerkzeugs, wie es bisher lediglich in Verbindung mit der Herstellung von Kunststoff-Bauteilen verwendet worden ist.
Mit derartigen Verfahrensführungen kann ein besonders hochwertiges, stabiles und festes sowie eine hohe Gefügedichte aufweisendes Gehäuse für ein Airbagmodul hergestellt werden, das bei geringem Gewicht und dünnwandigem Aufbau durch den sich aufblasenden Airbag nicht aufgeweitet werden kann.
Der thixotrope Metallwerkstoff wird dabei vorteilhaft mit einem hohen Druck von vorzugsweise zwischen in etwa 500 bis 2000 bar in die formgebende Formhöhlung der Werkzeugform eingespritzt. Die Thixotropie-Temperatur hängt dabei jeweils von dem verwendeten Metallwerkstoff ab.
Gemäß einer besonders bevorzugten Verfahrensführung wird der Metallwerkstoff dabei als Granulat zugeführt, wodurch sich im nachfolgenden Verfahrensgang eines besonders vorteilhafte und schnelle Erwärmung auf Thixotropie-Temperatur erzielen lässt.
Die Erwärmung des Metallwerkstoffs, insbesondere der Leichtmetalle oder Leichtmetalllegierungen erfolgt gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Verfahrensführung in der Druckkammer oder im Schneckenbereich unter Anwesenheit einer Gasatmosphäre. Durch eine derartige Schutzgasatmosphäre wird ein vorteilhafter Oxidationsschutz für die Spritzwerkzeuge erzielt.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung eines Gehäuses 1, das aus einer Magnesium-Legierung durch Spritzgießen hergestellt worden ist, bei dem die Magnesium-Legierung auf eine Thixotropie-Temperatur erwärmt und anschließend in diesem thixotropen Zustand in eine Werkzeugform gespritzt wurde. Die Wandstärke dieses dünnwandigen Gehäuses 1 beträgt dabei ca. 2 mm. Zudem sind hier an einer Oberseite 2 und an einer Unterseite 3 des Gehäuses lediglich auf der Oberseite 2 sichtbare Versteifungsrippen 4 angeordnet, die für eine zusätzliche Versteifung sorgen und eine Höhe von ca. 1 mm aufweisen. Ein derartiges Gehäuse 1 weist eine sehr hohe Gefügedichte mit einem hohen Vernetzungsgrad der Moleküle und damit eine sehr hohe Stabilität und Festigkeit auf, obwohl das Gehäuse 1 relativ dünnwandig und leicht aus einer Magnesium-Legierung hergestellt ist. Dieses Gehäuse 1 kann während des Aufblasvorgangs eines Airbags durch diesen nicht aufgeweitet werden, so dass es im Falle eines Einbaus des Gehäuses 1 als Bestandteil eines Airbagmoduls in einem Kraftfahrzeug, z. B. angrenzend an eine Instrumententafel, durch den sich aufblasenden Airbag zu keiner Zerstörung der angrenzenden Bauteile, z. B. der Instrumententafel, kommen kann.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Oberseite
3: Unterseite
4: Versteifungsrippen

Claims

Gehäuse für ein Airbagmodul, in dem wenigstens ein Airbag im nicht aktivierten Grundzustand zusammengefaltet aufgenommen ist, wobei das Gehäuse aus einem Metallwerkstoff durch Urformen hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) durch Spritzpressen oder Spritzgießen des Metallwerkstoffes hergestellt ist dergestalt, dass der auf eine Thixotropie-Temperatur erwärmte Metallwerkstoff im thixotropen Zustand in eine Werkzeugform spritzbar ist und dass als Metallwerkstoff eine Magnesiumlegierung verwendbar ist, die neben Magnesium 8,5 bis 9,5 Gewichts-% Aluminium, 0,17 bis 0,40 Gewichts-% Mangan, 0,45 bis 0,90 Gewichts-% Zink, höchstens 0,05 Gewichts-% Silicium, höchstens 0,025 Gewichts-% Kupfer, höchstens 0,001 Gewichts-% Nickel und höchstens 0,004 Gewichts-% Eisen aufweist.
Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) wenigstens bereichsweise mit einer Versteifungsstruktur (4), vorzugsweise mit Rippen, versehen ist.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem wenigstens einen Airbag wenigstens ein ebenfalls im Gehäuse (1) aufnehmbarer Gasgenerator zuordenbar ist.
Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für ein Airbagmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Gehäuse durch Urformen eines Metallwerkstoffes hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) durch Spritzpressen oder Spritzgießen des Metallwerkstoffes hergestellt wird dergestalt, dass der Metallwerkstoff auf eine Thixotropie-Temperatur erwärmt wird und anschließend in diesem thixotropen Zustand in eine Werkzeugform gespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Metallwerkstoff ein Leichtmetall und/oder eine Leichtmetalllegierung verwendet wird, vorzugsweise Aluminium oder Magnesium oder eine Aluminium-Magnesium-Legierung.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) durch Spritzpressen in einem Spritzpresswerkzeug hergestellt wird, bei dem der Metallwerkstoff in einer vorerwärmbaren Druckkammer mittels einem Spritzpresskolben vorverdichtet und auf Thixotropie-Temperatur vorerwärmt sowie mittels dem Spritzpresskolben über wenigstens einen Kanal in eine Formhöhlung der Werkzeugform gespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) durch Spritzgießen in einem Spritzgusswerkzeug hergestellt wird, bei dem der Metallwerkstoff unter Verdichtung und Erwärmung auf Thixotropie-Temperatur mittels einer in einem erwärmbaren Zylinder drehbaren und ggf. axial verschiebbaren Schnecke in eine Formhöhlung der Werkzeugform eingespritzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der thixotrope Metallwerkstoff mit einem hohen Druck von vorzugsweise zwischen in etwa 500 bis 2000 bar in die formgebende Formhöhlung der Werkzeugform eingespritzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallwerkstoff als Granulat zugeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für ein Airbagmodul nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung in der Druckkammer oder im Schneckenbereich unter Anwesenheit einer Gasatmosphäre erfolgt.