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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugbauteil mit einer Baugruppe und wenigstens einem Positionierungszapfen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Insbesondere aus dem Bereich von Fahrergassackmodulen, also Gassackmodulen, welche im Nabenbereich eines Lenkradkörpers aufgenommen sind, ist das Problem bekannt, dass zwischen einer Baugruppe eines ersten Fahrzeugbauteils und einem zweiten Fahrzeugbauteil ein sichtbarer Spalt vorhanden sein muss. Insbesondere bei hochwertigen Automobilen besteht hierbei der Wunsch, diesen notwendigen Spalt zum einen so klein wie möglich und zum anderen so gleichmäßig wie möglich zu halten. Insbesondere bei einem Fahrzeugbauteil wie einem Fahrergassackmodul kann diese Forderung ohne spezielle Maßnahmen häufig nur sehr schwer erfüllt werden, da die Baugruppe eines solchen Fahrer-Gassackmodules in der Regel aus mehreren Elementen zusammengesetzt ist, wodurch sich bekanntermaßen eine Toleranzkette ergibt. Soll trotz einer solchen Toleranzkette die aus diesen Elementen zusammengesetzte Baugruppe eine sehr enge Toleranz einhalten, so müssen die Elemente extrem geringe Toleranzen aufweisen, was den Fertigungsaufwand und somit die Kosten stark erhöht.
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In der Regel weist ein erstes Fahrzeugbauteil, wie es hier in Rede steht, also insbesondere ein Gassackmodul, weiter insbesondere ein Fahrergassackmodul, ein Positionierungselement auf, welches häufig in Form eines Positionierungszapfens ausgebildet ist, welcher bei Montage in ein Positionierungsloch eingeführt wird, welches an dem zweiten Fahrzeugbauteil, an welchem dieses erste Fahrzeugbauteil angeordnet wird, vorgesehen ist. Man kann ein solches erstes Fahrzeugbauteil also als aus einer Baugruppe und wenigstens einem an der Baugruppe angeordneten Positionierungszapfen bestehend beschreiben.
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Aus der
DE 100 06 893 A1 ist es bekannt, die genaue Position des Positionierungszapfens erst nach Abschluss der Montage der Baugruppe, also des Gassackmodules, festzulegen. Um dies zu erreichen, werden in der
DE 100 06 893 A1 zwei Vorschläge gemacht: Zum einen wird vorgeschlagen, einen Rohpin an einem Element der Baugruppe vorzusehen und diesen nach Abschluss der Montage der Baugruppe und Positionierung derselben in einer Lehre zu fräsen, so dass der abgefräste endgültige Positionierungszapfen exakt bezüglich dieser Lehre, die die spätere Einbausituation im Lenkradkörper wiedergibt, positioniert ist. Diese Methode hat jedoch den Nachteil, dass durch das Abfräsen Späne entstehen und dafür Sorge getragen werden muss, dass die entstandenen Späne sicher entfernt werden, so dass sie bei der verbauten Baugruppe keine Störung hervorrufen können. Dieses Entfernen macht in der Regel einen weiteren Arbeits- und/oder Kontrollschritt notwendig.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, den Positionierungszapfen nach Abschluss der Montage der Baugruppe und Positionierung derselben in einer Lehre an ein Element der Baugruppe anzuspritzen, was jedoch sehr aufwendig ist, da man hierfür eine weitere Spritzgussvorrichtung benötigt.
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In der
DE 10 2008 046 195 A1 wird vorgeschlagen, einen rotationssymmetrischen Positionierungszapfen mittels einer exzentrischen Verbindung mit dem zu positionierenden Bauteil zu verbinden. Im nicht montierten Zustand ist der Positionierungszapfen um die exzentrische Verbindung drehbar und somit in seiner Position bezüglich dieses Bauteils veränderbar, sodass ein Toleranzausgleich erfolgen kann. Im montierten Zustand ist der Positionierungszapfen bezüglich des Bauteils arretiert.
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Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, das aus der
DE 100 06 893 A1 bekannte Verfahren dahingehend weiterzubilden, dass es rationeller durchführbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die grundsätzliche Vorgehensweise ist wie in der gattungsbildenden
DE 100 06 893 A1 . Zunächst wird die Baugruppe - insbesondere ein Gassackmodul oder ein Teil desselben - hergestellt und anschließend wird in einer Lehre wenigstens ein Positionierungszapfen angeordnet, welcher mit einem Oberflächenabschnitt der Baugruppe stoffschlüssig verbunden ist. Erfindungsgemäß ist der Positionierungszapfen ein separat hergestelltes Element mit einer Kontaktfläche, welche mit dem Oberflächenabschnitt der Baugruppe verklebt oder verschweißt ist. Hierdurch können die Positionierungszapfen in einem separaten Werkzeug einfach, kostengünstig und in großer Stückzahl hergestellt werden und die Montage eines Positionierungszapfens an die Baugruppe ist ein einfacher Prozess, welcher keinen großen apparativen Aufwand und keine Nacharbeit erfordert.
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In einer ersten bevorzugten Ausführungsform bestehen der Oberflächenabschnitt der Baugruppe, an welchen der Positionierungszapfen angeordnet wird, und die Kontaktfläche des Positionierungszapfens jeweils aus Kunststoff, so dass eine unmittelbare Verschweißung möglich ist. Diese Verschweißung kann eine Laserverschweißung sein, wozu der Positionierungszapfen zumindest im Bereich seiner Kontaktfläche aus einem Kunststoff besteht, welcher für den Wellenlängenbereich des verwendeten Lasers durchsichtig ist.
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Weiterhin ist eine Reibschweißung zwischen Kontaktfläche und Oberflächenabschnitt möglich.
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In einer zweiten Ausführungsform erfolgt die stoffschlüssige Verbindung zwischen Oberflächenabschnitt und Kontaktfläche durch Kleben, insbesondere durch Kleben mit einem UV-härtenden Klebstoff, wodurch kurze Abbindezeiten erreicht werden können. Auch in diesem Fall besteht der Positionierungszapfen im Bereich der Kontaktfläche aus einem durchsichtigen Kunststoff, nämlich aus einem Kunststoff, der im Wellenlängenbereich der verwendeten UV-Lampe durchsichtig ist.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
- 1 Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrergassackmoduls in einer schematisierten Querschnittdarstellung,
- 2 das Fahrergassackmodul aus 1 kurz vor Anordnung von Positionierungszapfen am Gehäuseboden,
- 3 das in 2 Gezeigte nach Anordnung der Positionierungszapfen,
- 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Fahrergassackmodules,
- 5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Fahrer-Gassackmodules,
- 6 einen Positionierungszapfen,
- 7 eine erste Methode zur Anordnung des Positionierungszapfens an einem Oberflächenabschnitt,
- 8 eine Ansicht aus Richtung A-A in 7,
- 9 eine zweite Methode zur Anordnung eines Positionierungszapfens an einem Oberflächenabschnitt in einer der 7 entsprechenden Darstellung,
- 10 eine dritte Methode zur Anordnung des Positionierungszapfens an einem Oberflächenabschnitt und
- 11 das in 10 Gezeigte bei verschweißtem Positionierungszapfen.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, wobei sich sämtliche Ausführungsbeispiele auf ein Fahrer-Gassackmodul beziehen, was auch die bevorzugte Anwendung der vorliegenden Erfindung, jedoch nicht die einzig mögliche ist. Das erfindungsgemäße Fahrzeugbauteil besteht stets aus einer Baugruppe und wenigstens einem Positionierungszapfen, welcher über eine Kontaktfläche mit einem Oberflächenabschnitt der Baugruppe verbunden ist. In der Regel ist es zu bevorzugen, dass sowohl der Positionierungszapfen als auch der Oberflächenabschnitt der Baugruppe aus Kunststoff bestehen. In der Regel sind mehrere Positionierungszapfen vorhanden, welche dazu dienen, das Fahrzeugbauteil, hier nämlich das Fahrergassackmodul, an einem anderen Fahrzeugbauteil, hier nämlich einem Lenkradkörper, zu positionieren. Der oder die Positionierungszapfen werden an der zu positionierenden Baugruppe, welche hier aus einem Gehäuse 10 und einem Abdeckelement 20 besteht, erst dann angeordnet, wenn die Montage dieser Baugruppe abgeschlossen ist. Hierauf wird später genauer eingegangen.
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1 zeigt ein Fahrergassackmodul 5. Dieses besteht aus einer aus Gehäuse 10 und Abdeckelement 20 bestehenden Baugruppe, einem in das Gehäuse eingefalteten und über einen Haltering 42 mit diesem verbundenen Gassack 40 und einem über einen Gasgeneratorflansch 32 mit dem Gehäuse 10 verbundenen Gasgenerator 30, welcher durch eine Öffnung 12a im Gehäuseboden 12 in das Gehäuse 10 und in den Gassack 40 in bekannter Art und Weise hinein ragt. Gassack 40 und Gasgenerator 30 sind nicht Teil der Baugruppe im Sinne des Anspruchs 1 dieser Anmeldung.
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An der Baugruppe, hier nämlich am Gehäuseboden 12, sind an Oberflächenabschnitten Positionierungszapfen 50 angeordnet und stoffschlüssig mit den jeweiligen Oberflächenabschnitten der Baugruppe verbunden. Zu dieser stoffschlüssigen Verbindung dienen Kontaktflächen der Positionierungszapfen, worauf später noch näher eingegangen werden wird.
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Die Herstellung des Gassackmodules erfolgt kurz gefasst wie folgt: Zunächst werden Gehäuse 10 und Abdeckelement 20 als separate Kunststoff-Spritzgussteile hergestellt. Nach Einfalten des Gassackes 40 in das Gehäuse 10 und Verbinden desselben mit dem Gehäuseboden 12 über den Haltering 42 wird das Abdeckelement 20 an der Seitenwand 14 des Gehäuses angeordnet, beispielsweise verrastet, so dass ein Abdeckabschnitt 22 den eingefalteten Gassack 40 abdeckt und den Aufnahmeraum für den Gassack verschließt. Der Abdeckabschnitt 22 bildet später, nachdem das Fahrer-Gassackmodul in einem Lenkradkörper montiert ist, den Nabenbereich des Lenkrades.
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Nach Abschluss der Montage des Gassackmodules (der Gasgenerator muss noch nicht montiert sein) wird die aus Gehäuse 10 und Abdeckelement 20 bestehende Baugruppe in eine Lehre aufgenommen, in welcher der Abdeckabschnitt 22 des Abdeckelementes 20, beispielsweise mittels Backen 60, genau positioniert wird. In diesem Stadium werden die Positionierungszapfen 50 angeordnet, wozu axial bewegliche Halteelemente 62 dienen, welche bezüglich der Backen 60 in Radialrichtung genau positioniert sind. Hieraus folgt, dass nach Abschluss der Anordnung der Positionierungszapfen 50 diese hinsichtlich der Außenkontur des Abdeckabschnittes 22 exakt positioniert sind. Auf unterschiedliche Methoden, wie die Verbindung zwischen den Positionierungszapfen 50 und der Baugruppe, hier nämlich Oberflächenabschnitten des Gehäusebodens 12, erreicht werden kann, wird später genauer eingegangen.
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Die 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrer-Gassackmodules. Die Baugruppe im Sinne des Anspruchs 1 besteht hier aus einem Gehäuse 10, einem Abdeckelement 20 und einer Hupenplatte 35, an welcher die Positionierungszapfen angeordnet sind. Hupenplatte 35 und Gehäuseboden 12 sind mittels Federn 37 und Führungselementen miteinander verbunden. Es handelt sich hier um ein sogenanntes „Floating Module“.
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Die 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrer-Gassackmodules; hier sind die Positionierungszapfen 50 mit dem Abdeckelement 20 verbunden.
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Andere Konfigurationen als die in den ersten drei Ausführungsbeispielen gezeigten, sind möglich.
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6 zeigt einen Positionierungszapfen 50. Dieser weist einen Positionierungsabschnitt 52 und einen Befestigungsabschnitt 54 mit einer Kontaktfläche 54a auf. Die Kontaktfläche 54a steht hierbei senkrecht zur Längsachse des Positionierungsabschnittes 52. In der Regel ist der Positionierungszapfen 50 ein einstückiges Kunststoff-Spritzgussteil.
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Die 7 und 8 zeigen eine erste Methode, wie ein Positionierungszapfen 50 mittels seiner Kontaktfläche 54a stoffschlüssig mit einem Oberflächenabschnitt der Baugruppe, hier nämlich mit einem Oberflächenabschnitt des Gehäusebodens 12, verbunden werden kann. Hier sei angemerkt, dass die nun beschriebenen Befestigungsmethoden jeweils im Hinblick auf das erste Ausführungsbeispiel eines Fahrergassackmodules beschrieben werden, was jedoch nur exemplarisch zu verstehen ist. Es ist klar, dass die beschrieben Befestigungsmethoden auch auf andere Arten von Baugruppen angewendet werden können.
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In der in den 7 und 8 dargestellten Befestigungsmethode erfolgt die stoffschlüssige Verbindung zwischen der Kontaktfläche des Positionierungszapfens 50 und dem zugeordneten Oberflächenabschnitt der Baugruppe mittels Laserschweißen, wozu sowohl der Positionierungszapfen 50, oder zumindest sein Befestigungsabschnitt 54, als auch der entsprechende Oberflächenabschnitt, aus Kunststoff, insbesondere einem Thermoplasten bestehen müssen, wobei die Kunststoffe so gewählt sein müssen, dass sie miteinander verschweißbar sind. Zumindest der Befestigungsabschnitt 54, in der Regel der gesamte Positionierungszapfen 50, als auch das axial bewegliche Halteelement 62 bestehen hierbei aus einem Kunststoff, welcher zumindest in dem Wellenlängenbereich, in welchem der Laser 66 strahlt, für elektromagnetische Strahlung durchlässig ist, in der Regel bedeutet dies, dass die eben genannten Elemente lichtdurchlässig im herkömmlichen Sinne des Wortes sind. Der Oberflächenabschnitt der Baugruppe darf hingegen für das Licht des Lasers nicht durchlässig sein. Die Verschweißung erfolgt dadurch, dass der Laser mit seinem Laserstrahl B das axial bewegliche Halteelement 62 und den Befestigungsabschnitt 54 durchstrahlt und nach Durchtritt durch den Befestigungsabschnitt 54 vom Kunststoff des Oberflächenabschnittes der Baugruppe absorbiert wird, wodurch die Energie des Laserstrahls absorbiert wird und der entsprechende Schweißvorgang erfolgt. Der Laserstrahl durchläuft eine Kreisbewegung um den Positionierungsabschnitt 52 herum, so dass ein ringförmiger Laserschweißbereich L entsteht. Ein geeigneter Laser ist beispielsweise ein Diodenlaser mit einer Emissionswellenlänge um 800 nm. Hier ist in der Regel auch eine Leitung des Laserlichts mit einem Glasfaserkabel möglich. Andere Lasertypen und andere Wellenlängen können natürlich auch verwendet werden.
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Die 9 zeigt eine Verbindungsmethode, welche der eben beschriebenen relativ ähnlich ist. Auch hier bestehen Positionierungszapfen 50 und das axial bewegliche Halteelement 62 aus einem lichtdurchlässigen Material, wobei sich die Lichtdurchlässigkeit hier auf den Ultraviolettbereich des elektromagnetischen Spektrums bezieht. Vor dem Anordnen des Positionierungszapfens 50 auf dem zugeordneten Oberflächenabschnitt der Baugruppe wird auf die Kontaktfläche 54a und/oder den entsprechenden Oberflächenabschnitt der Baugruppe ein UVhärtender Klebstoff aufgetragen. Nach Positionieren der Baugruppe in einer in den 2 und 3 beschriebenen Lehre wird der jeweilige Positionierungszapfen 50 mittels des axial beweglichen Halteelements 62 an die Baugruppe angedrückt und anschließend eine darunterliegende UV-Lichtquelle 68 angeschaltet, so dass das UV-Licht U durch das für das UV-Licht durchsichtige axial bewegliche Halteelement 62 und durch den Befestigungsabschnitt 54 die Klebeschicht G erreicht, welche dann nach kurzer Zeit aushärtet.
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Die 10 und 11 zeigen eine dritte Verbindungsmöglichkeit zwischen der Kontaktfläche 54a des Positionierungszapfens 50 und dem zugeordneten Oberflächenabschnitt. Hier erfolgt die stoffschlüssige Verbindung mittels Reibschweißen, wozu statt des axial beweglichen Halteelementes 62 ein drehbares, axial bewegliches Halteelement 64 vorgesehen ist, dessen Drehachse senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung und senkrecht zur Kontaktfläche 54a steht. Vorzugsweise weist hier die Kontaktfläche 54a Schweißwarzen 54b auf, was die Verschweißung erleichtert. Nach dem oben beschriebenen Positionieren der Baugruppe in der Lehre und Anordnen eines Positionierungszapfens 50 in seinem drehbaren, axial beweglichen Halteelement 64 wird dieses über eine Welle 64a zunächst in eine Drehbewegung versesetzt und dann axial in Richtung der Baugruppe bewegt, bis die Schweißwarzen 54b in Kontakt mit dem zugeordneten Oberflächenabschnitt der Baugruppe gelangen und eine Reibschweißverbindung zwischen dem Positionierungszapfen 50 und der Baugruppe über einen Reibschweißbereich F ausgebildet wird. Hier ist es zwingend, dass sowohl die Kontaktfläche 54a des Positionierungszapfens 50 als auch der zugeordnete Oberflächenabschnitt der Baugruppe aus Kunststoff bestehen.
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In den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Positionierungsabschnitt des Positionierungszapfens rotationssymmetrisch. Dies ist jedoch nicht zwingend, da der Positionierungszapfen als separat hergestelltes Element grundsätzlich jede beliebige Form aufweisen kann. Insbesondere könnte der Positionierungsabschnitt auch hakenförmig ausgebildet sein. In dieser freien Gestaltbarkeit des Positionierungsabschnittes liegt ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Fahrzeugbauteils.
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Bezugszeichenliste
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- 5
- Fahrergassackmodul
- 10
- Gehäuse
- 12
- Gehäuseboden
- 12a
- Öffnung
- 14
- Seitenwand
- 20
- Abdeckelement
- 22
- Abdeckabschnitt
- 30
- Gasgenerator
- 32
- Gasgeneratorflansch
- 35
- Hupenplatte
- 37
- Feder
- 38
- Führungselement
- 40
- Gassack
- 42
- Haltering
- 50
- Positionierungszapfen
- 52
- Positionierungsabschnitt
- 54
- Befestigungsabschnitt
- 54a
- Kontaktfläche
- 54b
- Schweißwarze
- 60
- Backen
- 62
- axial bewegliches Halteelement
- 64
- drehbares, axial bewegliches Halteelement
- 64a
- Welle
- 66
- Laser
- 68
- UV-Lichtquelle
- B
- Laserstrahl
- F
- Reibschweißbereich
- G
- Klebeschicht
- L
- Laserschweißbereich
- U
- UV-Licht