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Die Erfindung betrifft einen Rastverbinder zum Verbinden von Bauteilen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Qualitätskontrolle einer Rastverbindung.
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Rastverbindungen ersetzen im Fahrzeugbereich immer häufiger herkömmliche Schrauben-Muttern-Verbindungen. Bei sicherheitsrelevanten Verbindungen, wie etwa der Verbindung eines Gassackmoduls mit einem fahrzeugfesten Bauteil, ist es allerdings unerläßlich sicherzustellen, daß die Befestigung tatsächlich den Festigkeitsanforderungen genügt. Bei Rastverbindungen ist es jedoch oft nicht einfach zu erkennen, ob die Verbindung korrekt hergestellt oder etwa in einem halbverriegelten Zustand geblieben ist. Dies wird in vielen Fällen, z.B. bei der Montage eines Gassackmoduls in einem Lenkrad, noch dadurch erschwert, daß die Rastverbindungen selbst nur schwer optisch kontrolliert werden können.
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Aus der
DE 202 04 461 U1 ist eine Rastverbindung zweier Bauteile bekannt, bei der ein Kontrollmittel, z.B. in Form eines Bandes oder Stifts, in die aus den beiden Bauteilen gebildeten Baugruppe integriert ist und aus der Baugruppe entfernt werden kann, wenn sich die Baugruppe in einem korrekt verriegelten Zustand befindet.
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Die gattungsgemäße
DE 102 383 A1 beschreibt einen Rastverbinder zum Verbinden von Bauteilen der ein Rastelement, das eine Einschubstellung und eine Raststellung einnehmen kann, und ein Kontrollelement umfaßt, wobei das Rastelement und das Kontrollelement in der Einschubstellung aneinander gekoppelt und so ausgelegt sind, daß eine Bewegung des Kontrollelements relativ zum Rastelement in einer Kontrollrichtung nur möglich ist, wenn sich das Rastelement in der Raststellung befindet.
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Weitere Rastverbinder zum Verbinden von zwei Bauteilen sind aus der
DE 200 15 848 U1 und der
DE 100 57 947 B4 bekannt. Diese sind so aufgebaut, daß die durch das Verbindungselement hergestellte Verbindung durch die Betätigung eines innenliegendes Bolzen- oder Stiftelements wieder gelöst werden kann.
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Ziel der Erfindung ist es, einen Rastverbinder zu schaffen, der eine zuverlässige Kontrollmöglichkeit für die Herstellung einer korrekten Rastverbindung bietet.
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In einer nicht zur Erfindung gehörenden Ausführung sind das Rastelement und das Kontrollelement so ausgelegt, daß die Kontrollrichtung mit einer Einschubrichtung des Rastelements in eines der Bauteile zusammenfällt. Nur wenn die Rastverbindung, mittels derer der Rastverbinder zwei Bauteile miteinander verbindet, korrekt hergestellt ist, kann das Kontrollelement weiter in das Rastelement hineingedrückt werden, als es in der Einschubstellung des Rastelements möglich ist. Dies erlaubt eine optische oder taktile Kontrolle der Rastverbindung.
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Erfindungsgemäß sind das Rastelement und das Kontrollelement so ausgelegt, daß sich das Kontrollelement nur dann vom Rastelement trennen läßt, wenn sich das Rastelement in der Raststellung befindet. Beim nicht verbauten Rastverbinder oder bei einer nicht korrekt hergestellten Rastverbindung kann das Kontrollelement nicht vom Rastelement entfernt werden. Nur wenn die Rastverbindung korrekt hergestellt ist und das Rastelement sich in seiner Raststellung befindet, läßt sich das vorher an das Rastelement gekoppelte Kontrollelement abziehen. Dabei wird vorzugsweise das gesamte Kontrollelement vollständig und zerstörungsfrei vom Rastelement entfernt.
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Die Funktion des Rastverbinders kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß das Rastelement zwei Rastflächen aufweist, die in der Einschubstellung näher zusammenliegen als in der Raststellung. So läßt sich der Rastverbinder in eine Öffnung eines zu befestigenden Bauteils einschieben, wenn sich das Rastelement in der Einschubstellung befindet. Bei der Auseinanderbewegung der Rastflächen in die Raststellung können die Rastflächen das Bauteil hintergreifen und so die Rastverbindung vollenden.
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Zudem ist das Rastelement bevorzugt so ausgelegt, daß bei einer Auseinanderbewegung der Rastflächen das Kontrollelement zur Bewegung in der Kontrollrichtung freigegeben wird.
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Die Freigabe der Bewegung des Kontrollelements in Kontrollrichtung kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Das Rastelement kann z.B. zwei Arme und das Kontrollelement einen stiftförmigen Körperabschnitt aufweisen, der in der Einschubstellung zwischen den Armen liegt. Zwischen den Armen können Vorsprünge vorgesehen sein, die eine Bewegung des Kontrollelements weiter in das Rastelement hinein verhindern, solange die Rastflächen nahe beieinander liegen. Es können auch Haken oder Vorsprünge an den Armen, z.B. im Bereich der Rastflächen vorgesehen sein, die in entsprechende korrespondierende geometrische Strukturen des Kontrollelements, etwa am stiftförmigen Abschnitt, eingreifen und so eine Bewegung des Kontrollelements verhindern, solange die Rastflächen nahe beieinanderliegen. In jedem Fall wird das Kontrollelement zur Bewegung in der Kontrollrichtung erst freigegeben, wenn sich die Rastflächen auseinanderbewegen.
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Vorteilhaft ist ein Fixierbauteil vorgesehen, das die Rastflächen in der Einschubstellung in ihrer Position hält. So ist gewährleistet, daß vor der Herstellung der Rastverbindung und vor dem Übergang des Rastelements in die Raststellung die Rastflächen nahe beieinanderliegen und die Bewegung des Kontrollelements in Kontrollrichtung unterbunden ist.
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Das Fixierbauteil kann z.B. so ausgelegt sein, daß es beim Einschieben des Rastverbinders in ein Bauteil relativ zum Rastelement so verschoben wird, daß die Rastflächen auseinander bewegt werden. Auf diese Weise ist auch sichergestellt, daß eine Freigabe des Kontrollelements erst erfolgt, wenn die Rastverbindung korrekt hergestellt ist.
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Sollte sich das Rastelement in einer Position befinden, in der sich die Rastflächen nicht korrekt auseinanderbewegen können, z.B. weil der Rastverbinder nicht weit genug in ein Bauteil eingeschoben wurde, wird auch das Kontrollelement nicht zur Bewegung in der Kontrollrichtung freigegeben. Hierdurch kann klar erkannt werden, daß die Rastverbindung nicht korrekt hergestellt wurde, da sich das Kontrollelement in der Kontrollrichtung nicht bewegen läßt, also nicht weiter in das Rastelement eingeschoben oder vom Rastelement getrennt werden kann.
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Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zur Qualitätskontrolle einer Rastverbindung, bei dem zwei miteinander zu verbindende Bauteile mittels eines erfindungsgemäßen Rastverbinders verbunden werden und eine Kraft in Kontrollrichtung auf das Kontrollelement ausgeübt wird, um das Kontrollelement relativ zum Rastelement zu bewegen, wobei eine Bewegung des Kontrollelements in Kontrollrichtung nur dann erfolgt, wenn die Rastverbindung korrekt hergestellt ist.
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Ein solches Verfahren läßt sich vorteilhaft z.B. zur Überprüfung der korrekten Montage eines Gassackmoduls in einem Fahrzeug, etwa an einem Lenkrad, einer Instrumententafel oder einem Dachrahmen, einsetzen.
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Wie bereits oben beschrieben, kann zur Überprüfung der Rastverbindung das Kontrollelement z.B. weiter in das Rastelement hineingeschoben werden. Analog ist es natürlich auch möglich, das Rastelement und das Kontrollelement so auszulegen, daß das Kontrollelement um ein bestimmtes Maß aus dem Rastelement herausgezogen, seitlich verschoben oder verdreht werden kann. In jedem Fall ist eine optische oder taktile Kontrolle der Rastverbindung möglich.
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Bei einem anderen bevorzugten Verfahren wird das Kontrollelement vollständig vom Rastelement getrennt.
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Das Kontrollelement kann einen Transponder aufweisen. In diesem Fall wird das Vorhandensein eines Transponders an den Bauteilen überprüft. Das Nichtvorhandensein eines Transponders in einer fertiggestellten Baugruppe läßt dann auf korrekte Rastverbindungen in dieser Baugruppe schließen.
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Das Kontrollelement kann auch, zumindest in einem Bereich, eine stark reflektierende Oberfläche aufweisen, und mittels einer Vorrichtung kann das Vorhandensein derartiger Oberflächen an den Bauteilen überprüft werden. Hierzu läßt sich z.B. ein Laserstrahl oder auch eine automatische Bild- oder Farberkennung einsetzen. Auch hier gilt, daß die Baugruppe als korrekt montiert und die Rastverbindung als korrekt hergestellt angesehen wird, wenn kein Kontrollelement in der Baugruppe erfaßt wird.
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Bei den vorher beschriebenen Verfahren kann nach der Verbindung der beiden Bauteile die Anzahl der von den Rastelementen getrennten Kontrollelemente überprüft werden. Dies kann ganz einfach durch manuelles oder automatisiertes Zählen geschehen.
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Alternativ könnten auch Barcodelese- oder Ultraschallverfahren eingesetzt werden. Der Vorteil der Verwendung eines Transponders, einer optischen Erkennung oder einer Ultraschallkontrolle liegt darin, daß diese Verfahren automatisiert durchgeführt werden können.
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Wird ein Verfahren eingesetzt, bei dem die Kontrollelemente vom Rastelement getrennt werden, können die entfernten Kontrollelemente als Nachweis für die Qualitätskontrolle dienen.
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Die erfindungsgemäßen Rastverbinder sind bevorzugt so ausgelegt, daß die von den Rastelementen entfernten Kontrollelemente wieder mit einem Rastelement verbunden werden können, um einen neuen Rastverbinder zu generieren. So können die Kontrollelemente wiederverwendet werden, was besonders vorteilhaft ist, wenn diese relativ teure Bauteile wie Transponder aufweisen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- - 1 eine Baugruppe aus zwei aneinander zu befestigenden Bauteilen und einem Rastverbinder gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung bei nicht hergestellter Rastverbindung;
- - 2 die Baugruppe aus 1 bei korrekt hergestellter Rastverbindung;
- - 3 eine Baugruppe aus zwei aneinander zu befestigenden Bauteilen und einem Rastverbinder gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung bei nicht hergestellter Rastverbindung;
- - 4 die Baugruppe aus 3 bei korrekt hergestellter Rastverbindung; und
- - 5 ein einzelnes Kontrollelement des Rastverbinders aus 3 oder 4.
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Die 1 und 2 zeigen eine Baugruppe mit einem ersten und einem zweiten Bauteil 10 bzw. 12, die mittels eines Rastverbinders 14 gemäß einer ersten Ausführungsform aneinander befestigt werden. Bei den Bauteilen 10, 12 kann es sich z.B. um ein Gassackmodul und eine Lenkradnabe handeln.
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Der Rastverbinder 14 weist ein Rastelement 16 und ein Kontrollelement 18 auf. Das Rastelement 16 ist im hier gezeigten Beispiel eine gebogene, z.B. aus einem Blech ausgestanzte Klammer mit zwei Armen 17. Das untere Ende 34 des Rastelements 16 hat die Form einer Pfeilspitze mit zwei nach oben, entgegen einer Einschubrichtung R gerichteten Rastflächen 20.
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Jedes der Bauteile 10, 12 weist eine Befestigungsöffnung 13 auf (siehe 1). Um die Rastverbindung herzustellen, wird das Rastelement 16 so weit in die Befestigungsöffnungen 13 eingeschoben, daß die Rastflächen 20, die Unterseite des zweiten Bauteils 12 hintergreifen (siehe 2). Die Seitenflächen des pfeilförmigen unteren Endes 34 dienen dabei als Einschubrampen. Aufgrund der Form des Rastelements 16 besteht eine Vorspannung, die bestrebt ist, die beiden Rastflächen 20 in der Ebene senkrecht zur Einschubrichtung R auseinanderzubewegen.
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An seinem oberen Ende ist das Rastelement 16 durch eine Unterlegscheibe 22 zusammengehalten, wobei das Rastelement 16 Vorsprünge 24 aufweist, die ein Abgleiten der Scheibe 22 vom Rastelement 16 verhindern. Dicht über den Rastflächen 20 ist ein Fixierbauteil 30 vorgesehen, hier durch eine weitere Unterlegscheibe gebildet, das an Fixiernasen 32 anliegt, solange sich das Rastelement 16 in der Einschubstellung befindet. Das Fixierbauteil wird zuvor unter maximalem Zusammendrücken des Rastelements 16 von unten auf das Rastelement 16 in die in 1 gezeigte Stellung aufgeschoben. Durch das Fixierbauteil 30 werden die Rastflächen 20 in der Einschubstellung in einer eng beieinanderliegenden Stellung gehalten.
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Das Kontrollelement 18 ist ein vom Rastelement 16 separates Bauteil mit einem Kopf 26 und einem stiftförmigen Körperabschnitt 28. Der Körperabschnitt 28 ragt in der in 1 gezeigten Einschubstellung des Rastelements 16 zwischen die beiden Arme 17 des Rastelements 16 bis zwischen die Rastflächen 20.
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Zwischen dem unteren Ende 34 des Rastelements 16 und den Rastflächen 20 sind zwei nach innen und aufeinander zu gerichtete Vorsprünge 36, jeweils einer an jedem Arm 17, ausgebildet. Der Abstand zwischen den beiden Vorsprüngen 36 ist in der Einschubstellung so klein, daß ein Einschieben des Kontrollelements 18 in das Rastelement 16 in der Einschubrichtung R über die in 1 gezeigte Stellung hinaus nicht möglich ist.
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Wird nun die Rastverbindung hergestellt, indem das Rastelement 16 in Einschubrichtung R weiter in die Baugruppe aus den beiden Bauteilen 10, 12 eingeschoben wird, wird das Fixierbauteil 30, wie in 2 gezeigt, vom zweiten Bauteil 12 zurückgehalten, so daß sich das Fixierbauteil 30 relativ zum Rastelement 16 entgegengesetzt der Einschubrichtung R verschiebt. Hierdurch wird die Fixierung der Rastflächen 20 aufgehoben, welche sich daraufhin in der zur Richtung R senkrechten Ebene auseinanderbewegen. Dies führt zum einen dazu, daß die Rastflächen 20 die Unterseite des zweiten Bauteils 12 hintergreifen, wie in 2 gezeigt ist. Zum anderen entfernen sich die beiden Vorsprünge 36 so weit voneinander, daß ihr Abstand größer wird als die Breite b des Körperabschnitts 28 des Kontrollelements 18 im Bereich der Vorsprünge 36. Das Rastelement 16 befindet sich jetzt in der Raststellung.
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Nun kann bei einer Krafteinwirkung in einer Kontrollrichtung K, die hier mit der Einschubrichtung R zusammenfällt, das Kontrollelement 18 weiter in das Rastelement 16 hineingeschoben werden, als dies bei dem in 1 gezeigten nicht verrasteten Zustand der Fall ist (siehe 2). In diesem Fall wird die Bewegung des Kontrollelements 18 durch das untere Ende 34 des Rastelements 16 begrenzt.
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Eine Kontrolle der Rastverbindung ist dadurch möglich, daß getestet wird, ob das Kontrollelement 18 in Kontrollrichtung K in das Rastelement 16 eingeschoben werden kann bzw. durch eine Überprüfung, ob das Kontrollelement 18 weit genug in das Rastelement 16 eingeschoben wurde, was z.B. an der axialen Position des Kopfes 26 zu erkennen ist.
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Ist hingegen eine Rastverbindung nicht korrekt hergestellt, wird dies daran erkannt, daß das Kontrollelement 18 nicht weiter in das Rastelement 16 hineingeschoben ist bzw. hineingeschoben werden kann als in der Einschubstellung. Ist dies der Fall, dann haben sich die Rastflächen 20 nicht weit genug voneinander entfernt und somit auch das zweite Bauteil 12 nicht korrekt hintergriffen. Die Rastverbindung ist also nicht korrekt hergestellt.
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Der in den 3 bis 5 gezeigte Rastverbinder 114 gemäß einer zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Rastverbinder 14 insbesondere dadurch, daß das Rastelement 116 und das Kontrollelement 118 so ausgelegt sind, daß nur bei korrekt hergestellter Rastverbindung das Kontrollelement 118 in einer Kontrollrichtung K, die hier entgegen der Einschubrichtung R liegt, ganz vom Rastelement 116 getrennt werden kann.
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Das Kontrollelement 118, das in 5 einzeln gezeigt ist, weist am unteren Ende seines stiftförmigen Körperabschnitts 128 zwei nach außen gerichtete, entgegengesetzt zueinander angeordnete Vorsprünge 150 auf, die eine Breite b des Körperabschnitts 128 definieren. In dieser Ausführungsform wird das Kontrollelement 118 so weit in das Rastelement 116 eingeschoben, daß das untere Ende 154 des Kontrollelements 118 innenseitig am unteren Ende 134 des Rastelements 116 anliegt, so daß eine weitere Bewegung in das Rastelement 116 hinein nicht möglich ist.
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Im Bereich der Rastflächen 120 des Rastelements 116 ist an jedem Arm 117 ein nach innen gerichteter Vorsprung 152 ausgebildet, wobei die Vorsprünge 152 einander gegenüberliegen. Die Vorsprünge 152 liegen oberhalb der Vorsprünge 150 des Kontrollelements 118, solange sich der Rastverbinder 114 in einer Position befindet, in der das Rastelement 116 seine Einschubstellung einnimmt. Dadurch wird das Kontrollelement 118 an einer Bewegung in Kontrollrichtung K gehindert.
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Bei nicht korrekt hergestellter Rastverbindung, wenn sich also das Rastelement 116 noch in der Einschubstellung befindet, kann daher das Kontrollelement 118 relativ zum Rastelement 116 weder in Kontrollrichtung K noch in Einschubrichtung R bewegt werden. In der Einschubstellung ist das Kontrollelement 118 somit am Rastelement 116 fixiert.
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Wie bereits im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben, wird beim Einschieben des Rastelements 116 in Einschubrichtung R in das zweite Bauteil 12 das Fixierbauteil 30 vom zweiten Bauteil 12 zurückgehalten und verschiebt sich somit relativ zum Rastelement 116. Hierdurch werden die Rastflächen 120 freigegeben und bewegen sich in der Ebene senkrecht zur Einschubrichtung R auseinander. Durch diese Bewegung entfernen sich die beiden Vorsprünge 152 des Rastelements 116 so weit voneinander, daß ihr Abstand größer wird als die Breite b des Kontrollelements 118 im Bereich der Vorsprünge 150. Hierdurch wird das Kontrollelement 118 freigegeben und kann somit in Kontrollrichtung K entgegengesetzt zur Einschubrichtung R aus dem Rastverbinder 114 entfernt werden. Das Kontrollelement 118 wird hierbei vollständig und ohne eine Verformung oder Zerstörung entfernt. Es ist also keine Sollbruchstelle oder ähnliches vorgesehen.
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Auch nach dem Entfernen des Kontrollelements 118 bleibt die Rastverbindung über die Rastflächen 120 des Rastelements 116 bestehen.
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Läßt sich das Kontrollelement 118 nicht vom Rastelement 116 trennen, haben sich die Rastflächen 120 nicht weit genug auseinander bewegt, um das Kontrollelement 118 freizugeben, und die Rastverbindung ist nicht korrekt hergestellt.
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Bei der Überprüfung der Rastverbindungen einer Baugruppe, z.B. bei der Montage eines Gassackmoduls in einem Fahrzeug, werden nach dem Einschieben der Rastelemente 116 sämtliche Kontrollelemente 118 in Kontrollrichtung K aus den zugehörigen Rastelementen 116 herausgezogen.
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Anschließend können einfach die abgezogenen Kontrollelemente 118 gezählt werden. Allein das Vorhandensein eines separaten Kontrollelements pro hergestellter Rastverbindung ist bereits ein Qualitätsnachweis für die hergestellten Rastverbindungen.
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Dieses Verfahren läßt sich automatisieren, indem z.B. der Kopf 126 des Kontrollelements 118 eine stark reflektierende Oberfläche 160 aufweist, die mittels eines optischen Verfahrens, z.B. über einen Laserstrahl oder eine Bilderkennung erfaßt wird, wenn sich das Kontrollelement 118 noch in der Baugruppe befindet. Stellt die optische Überprüfung keine Anwesenheit eines Kontrollelements 118 in der Baugruppe fest, sind alle Rastelemente 116 korrekt in ihrer Raststellung.
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Es ist auch möglich, in das Kontrollelement 118 einen Transponder 170 zu integrieren, wie dies schematisch in 5 gezeigt ist. Hierbei kann dann in einem automatisierten, dem Fachmann geläufigen Verfahren das Vorhandensein eines Transponders 170 an den verbundenen Bauteilen 10, 12 überprüft werden. Wird kein Transponder 170 erfaßt, sind sämtliche Rastverbindungen korrekt hergestellt und alle Kontrollelemente 118 korrekt abgezogen. Wird hingegen ein Transpondersignal detektiert, kann die Baugruppe gezielt überprüft und die Rastverbindung nachträglich hergestellt werden.
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Auch andere Alternativen der Überprüfung der Rastverbindung sind denkbar. Z.B. könnte der Kopf jedes Kontrollelements mit einem abtastbaren Barcode versehen sein. Auch eine Überprüfung mittels eines Ultraschallverfahrens, eines Farberkennungs- oder Bilderkennungsverfahrens wäre möglich. Es ist auch denkbar, einen elektrischen Schaltkreis zu schließen oder zu unterbrechen, wenn das Kontrollelement abgezogen wird, und ein hierdurch erzeugtes bzw. unterbrochenes Signal zu detektieren.
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Der Rastverbinder 114 ist so konstruiert, daß das Kontrollelement 118 wiederverwendbar ist. Die in einem Arbeitsgang abgezogenen Kontrollelemente 118 können mit neuen Rastelementen 116 erneut zu Rastverbindern 114 zusammengesetzt werden, wobei lediglich die Unterlegscheibe 22 und das Fixierbauteil 30 angebracht werden müssen. Nach Herstellung einer Rastverbindung verbleiben nur das Rastelement 116, die Unterlegscheibe 22 und das Fixierbauteil 30 in der Baugruppe. Das Kontrollelement 118 hingegen mit einer kostenaufwendigen Komponente wie einer reflektierenden Oberfläche 160 oder einem Transponder 170 kann wiederverwendet werden.
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Die beschriebenen Verfahrensvarianten zur Qualitätskontrolle der Rastverbindungen lassen sich großteils auch miteinander kombinieren und großteils auch mit den Rastverbindern 14 gemäß der ersten Ausführungsform durchführen.
