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Die
Erfindung betrifft eine Fügevorrichtung und
ein Verfahren zum Verbinden eines Gehäuses, das insbesondere zumindest
ein elektronisches Bauteil beinhaltet, mit einem Kraftfahrzeugteil,
wie einem Bodenblech.
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Beispielsweise
ist ein Steuergeräte-Gehäuse, das
ein Steuergerät
für die
Steuerung der Airbags beinhaltet, im Fahrzeuginnenraum über dem
Abgastunnel zu befestigen. Dazu ist der Anmelderin intern bekannt,
das Steuergeräte-Gehäuse als
ein Kunststoff-Gehäuse
auszubilden, welches metallische Anschraubbuchsen in den Schraublaschen
aufweist. Das Kunststoffgehäuse
wird mit einem definierten Drehmoment, beispielsweise 9 Nm, auf
das Fahrzeug geschraubt, um erstens die Selbsthemmung der verwendeten
Schraube zu erhöhen
und zweitens die Reibung zur Unterlage, also zum Fahrzeug, zu erhöhen. Somit
wird verhindert, dass es zu einer Bewegung des Kunststoff-Gehäuses bei
einem Unfall kommen kann, sodass der durch den Unfall verursachte Puls
(Crashpuls) ohne wesentliche Änderungen
an das Steuergerät
zur Airbagsteuerung übertragen wird.
Allerdings hat die Verwendung von Kunststoff-Gehäusen mit metallischen Anschraubbuchsen den
Nachteil, dass der Herstellungsaufwand in der Spritzgussmaschine
sehr hoch ist. Außerdem
bedingen die metallischen Anschraubbuchsen erhöhte Materialkosten für das Gehäuse. Des
Weiteren wird nach der Montage des Kunststoff-Gehäuses mit
metallischen Anschraubbuchsen eine Kontrolle des Einbaus notwendig.
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Weiter
ist der Anmelderin intern bekannt, ein Aluminium-Druckguss-Gehäuse zu verwenden. Die Verwendung
eines Aluminium-Druckguss-Gehäuses bedingt
allerdings erhöhte
Werkzeugfolgekosten und erhöhte
Materialkosten bei geringeren Integrationsmöglichkeiten.
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Zusammenfassend
ist sowohl die Verwendung von Kunststoff-Gehäusen
mit metallischen Anschraubbuchsen als auch die Verwendung von Aluminium-Druckguss-Gehäusen sehr
zeit- und kostenintensiv. Des Weiteren wirken sich auch der erhöhte Logistik-
und erhöhte
Herstellungsaufwand insbesondere für die Anschraubbuchsen nachteilig
aus.
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Die
US 2006/0067804 A1 zeigt
ein Werkstück
aus einem plastischen bzw. verformbaren Material, das mittels einer
Schraube irgendwo befestigt werden soll. Hierzu wird vorgeschlagen,
zwischen Schraube und Werkstück
eine Unterlegscheibe vorzusehen oder die Unterlegscheibe einstückig mit dem
Kopf der Schraube auszubilden. Die Unterlegscheibe weist dabei vorzugsweise
eine ringförmige Schneide
auf, die beim Festdrehen der Schraube in das plastische Werkstück einschneidet
bzw. eingedrückt
wird und ein Ausweichen des Materials des Werkstücks nach innen hin zur Schraube
bewirkt. Hierdurch wird ein Formschluss zwischen dem Werkstück und der
Unterlegscheibe bewirkt.
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Die
dort vorgeschlagene Lösung
erfordert jedoch eine speziell ausgebildete Unterlegscheibe aus einem
Material, das härter
als das Werkstück
ist und in Form einer einzelnen Unterlegscheibe als Einzelteil bereitgestellt
werden muss oder in aufwändiger Weise
einstückig
mit der Schraube hergestellt werden muss. Es handelt sich also um
Spezialteile, die aufwendig in der Herstellung sind und außerdem aufgrund
ihrer speziellen Form als entsprechende Lagerteile aufwendigere
Logistik erfordern und damit zu höheren Kosten führen.
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Die
FR 135.968 offenbart eine
Schraube, an deren Kopf eine Unterlegscheibe mit Schneiden angeformt
ist, die in das zu befestigende Teil einschneiden und einen Formschluss
bewirken.
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Die
WO 98/03798 offenbart eine
metallische, mit Schneiden versehene Unterlegscheibe, die einen Formschluss
mit einer weiteren, weicheren Unterlegscheibe bewirken soll.
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Demnach
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gehäuse auf
einfache und insbesondere kostengünstige Weise mit einem Kraftfahrzeugteil
zu verbinden.
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Eine
weitere Aufgabe ist es, ein Gehäuse
auf einfache und insbesondere kostengünstige Weise für eine vorbestimmte
Lebenszeit mit einem Kraftfahrzeugteil zu verbinden.
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Erfindungsgemäß wird zumindest
eine dieser gestellten Aufgabe durch eine Fügevorrichtung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Demnach
wird erfindungsgemäß eine Fügevorrichtung
zum Verbinden eines Gehäuses
aus Kunststoff, das insbesondere zumindest ein elektrisches Bauteil
beinhaltet, mit einem metallischen Kraftfahrzeugteil vorgeschlagen,
wobei eine metallische Fügeeinrichtung
vorgesehen ist, welche das Gehäuse
mit dem Kraftfahrzeugteil verbindet, wobei zumindest eine zumindest
teilweise quetschbare Einrichtung vorgesehen ist, die als eine gerippte
Anschraublasche mit Rippen ausgebildet ist, welche auf dem Gehäuse aus
Kunststoff angeordnet ist und in welche die Schraube oder Mutter
einschraubbar ist, wobei die Fügeeinrichtung
die quetschbare Einrichtung beim Anschrauben zum Verbinden des Gehäuses mit
dem Kraftfahrzeugteil derart verquetscht, dass zumindest ein Überstand
an dem Kopf ausgebildet wird, der einen Formschluss zwischen der
Fügeeinrichtung
und dem Gehäuse
bildet
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht im Wesentlichen
darin, eine Einrichtung mit Rippen vorzusehen, welches von der Fügeeinrichtung
angegriffen und umgeformt wird, sodass ein Formschluss entsteht.
Durch das Angreifen der Fügeeinrichtung
an dem Kunststoff der quetsch baren Einrichtung mit einer vorbestimmten
Moment, beispielsweise 9 Nm, dringt die Fügeeinrichtung zumindest teilweise
in den Kunststoff ein und bedingt dadurch eine folgende Relaxion
des Kunststoffes, sodass der relaxierte Kunststoff zwischen der
Fügeeinrichtung
und dem Gehäuse
einen Formschluss herstellt. Der Formschluss wird beispielsweise
durch einen Wulst gebildet, der in Abhängigkeit der fortschreitenden
Zeit ab dem Verbindungs- oder Anschraubzeitpunkt und damit infolge
der Relaxation des Kunststoffes immer mehr die Fügeeinrichtung umgibt, sodass
die Fügeeinrichtung
zumindest in einer x- y-Ebene gehaltert ist. Erfindungsgemäß wird also
die Relaxation des Kunststoffes gezielt genutzt, um den Formschluss
herzustellen. Die formschlüssige
Verbindung zwischen der Fügeeinrichtung
und dem Gehäuse
wird über
die Lebenszeit der Fügevorrichtung
in Folge der Relaxation immer stärker.
Vorteilhafterweise muss also für
eine Verbindung über Lebenszeit
keine zusätzliche
metallische Anschraubbuchse in dem Gehäuse vorgesehen werden. Dadurch
werden Kosten, die für
die metallischen Anschraubbuchsen vorzusehen wären, eingespart. Des Weiteren
verringert sich der Logistikaufwand erheblich. Außerdem erhöhen sich
die Durchlaufzeiten in der Spritzgussmaschine, da die metallischen
Einschraubbuchsen nicht mehr eingebaut werden müssen. Die vorliegende Erfindung
ist für
sämtliche
gefüllte
und nicht-gefüllte,
thermoplastische Kunststoffe, wie PPT, PA, PP und dergleichen einsetzbar.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass aufgrund
des durch Relaxation bedingten Formschlusses das auf die Fügeeinrichtung
eingeleitete Drehmoment zum Verbinden des Gehäuses mit dem Kraftfahrzeugteil
geringer gewählt
werden kann, da die Relaxation die Halterung unterstützt und
stärkt, sodass
das Risiko des Brechens des Gehäuses,
insbesondere des Kunststoffgehäuses
vermindert wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Kraftfahrzeugteil
ein Bodenblech und/oder die Fügeeinrichtung
weist eine Mutter, eine Schraube oder ein Niet auf.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren
der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen:
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1a eine
schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Fügevorrichtung;
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1b eine
schematische Schnittansicht eines Ausschnitts der Fügevorrichtung
nach 1a;
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2a eine
schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Fügevorrichtung;
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2b eine
schematische Schnittansicht eines Ausschnitts der Fügevorrichtung
nach 2a;
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3a eine
schematische Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der Fügevorrichtung;
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3b eine
schematische Schnittansicht eines Ausschnitts der Fügevorrichtung
nach 3a;
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4a eine
schematische Schnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der Fügevorrichtung;
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4b eine
schematische Schnittansicht eines Ausschnitts der Fügevorrichtung
nach 4a; und
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5 ein
schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer
Fugeeinrichtung.
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In
allen Figuren sind gleiche beziehungsweise funktionsgleiche Elemente
und Vorrichtungen – sofern
nichts anderes angegeben ist – mit
denselben Bezugszeichen versehen worden.
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In 1a ist
eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
einer Fügevorrichtung 1 dargestellt.
In diesem ersten Ausführungsbeispiel
ist eine Fügeeinrichtung 3 vorgesehen, die
als Mutter 3 oder Schraube ausgebildet ist. Die Mutter 3 ist
aus Metall und das Gehäuse 2,
das mit dem Kraftfahrzeugteil (nicht dargestellt) zu verbinden ist,
ist aus einem Kunststoff. An einer Unterseite 7 eines Kopfes 8 der
metallischen Mutter 3 oder Schraube ist eine Ringschneide 5 angeordnet.
Die Ringschneide 5 greift nach einem Anschrauben der Schraube
oder Mutter 3 zum Verbinden des Gehäuses 2 mit dem Fahrzeugteil
in den Kunststoff des Gehäuses 2 ein,
sodass sich ein Formschluss und ein Wulst 9 aus Kunststoff
an einem ersten Fügebereich 10 zwischen
dem Kopf 8 und dem Gehäuse 2 um
den Kopf 8 bildet.
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1b zeigt
eine schematische Schnittansicht eines Ausschnittes X der Fügevorrichtung 1 nach 1a.
Dabei sind die Ringschneide 5 und der sich nach dem Eingreifen
der Ringschneide 5 in den Kunststoff des Gehäuses 2 bildende
Wulst 9 an dem ersten Fügebereich 10 und
der Formschluss deutlicher dargestellt.
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2a zeigt
eine schematische Schnittansicht eines zweiten, erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels
der Fügevorrichtung 1.
Gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Fügevorrichtung 1 nach 2a ist
die Mutter 3 oder Schraube aus Metall und das Gehäuse 2 aus
Kunststoff. An dem Gehäuse 2 ist
zumindest eine quetschbare Einrichtung 6 angeordnet, welche
im Wesentlichen an einem äußeren Bereich
des ersten Fügebereichs 10 zwischen dem
Kopf 8 der metallischen Mutter 3 oder Schraube und
dem Gehäuse 2 angeordnet
ist. Beim Anschrauben der Schraube oder Mutter 3 wird die
quetschbare Einrichtung 6 derart verquetscht, dass zumindest
ein Überstand 13 an
dem Kopf 8 ausgebildet wird, der den Formschluss zwischen
der Schraube oder Mutter 3 und dem Gehäuse 2 bildet. 2b zeigt
eine schematische Schnittansicht des Ausschnittes X der Fügevorrichtung 1 nach 2a.
Dabei sind insbesondere die quetschbare Einrichtung 6 und
der sich nach Anschrauben der Schraube oder Mutter 3 ergebende Überstand 13 deutlicher
dargestellt. Vorzugsweise ist die quetschbare Einrichtung 6 eine
gerippte Anschraublasche mit Rippen, welche auf dem Gehäuse 2 angeordnet
ist und in welche die Schraube oder Mutter 3 eingeschraubt
wird.
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3a zeigt
eine schematische Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels
einer Fügevorrichtung 1.
In dem dritten Ausführungsbeispiel
gemäß 3a ist
das Gehäuse 2 ein
Kunststoffgehäuse,
die Mutter 3 oder Schraube ist aus Metall und das Fahrzeugteil
ist ein Bodenblech 4. An dem Bodenblech 4 ist
eine Ringschneide 5 angeordnet, welche nach einem Anschrauben
der Schraube oder Mutter 3 zum Verbinden des Gehäuses 2 mit
dem Bodenblech 4 in den Kunststoff des Gehäuses 2 eingreift, sodass
sich der Formschluss – detailliert
dargestellt in 3b – in dem Kunststoff zwischen
dem Bodenblech 4 und dem Gehäuse 2 bildet.
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In 4a ist
eine schematische Schnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels
einer Fügevorrichtung 1 dargestellt.
Gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
nach 4a ist die Schraube oder Mutter 3 aus
Kunststoff und das Gehäuse 2 ist
aus Metall. An dem Boden (14) des Gehäuses (2) ist eine Ringschneide 5 oder
dergleichen angeordnet, welche nach einem Anschrauben der Schraube
oder Mutter 3 zum Verbinden des Gehäuses 2 mit dem Boden
(14) des Gehäuses
(2) in den Kunststoff der Schraube oder Mutter 3 eingreift,
sodass sich ein Formschluss an einem ersten Fügebereich 10 zwischen
einem Kopf 8 der Schraube oder Mutter 3 und dem
Gehäuse 2 an
dem Kopf 8 bildet. Vorzugweise weist in dem vierten Ausführungsbeispiel
gemäß der 4a und 4b die
Schraube oder Mutter 3 ein Trapezgewinde auf.
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4b zeigt
eine schematische Schnittansicht des Ausschnittes X gemäß 4a.
In 4b sind die erfindungsgemäße Ringschneide 5 und
der sich in Folge des Eingreifens der Ringschneide 5 in den
Kunststoff der Schraube oder Mutter 3 bildende Formschluss
detaillierter dargestellt.
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5 zeigt
ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Verbinden
eines Gehäuses 2,
das insbesondere zumindest ein elektrisches Bauteil beinhaltet,
mit einem Kraftfahrzeugteil 4.
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Nachfolgend
wird das Verfahren anhand des Blockschaltbildes in 5 erläutert. Das
Verfahren weist folgende Verfahrensschritte a) bis d) auf:
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Verfahrensschritt a):
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Es
wird ein Kraftfahrzeugteil 4, beispielsweise ein Bodenblech,
bereitgestellt.
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Verfahrensschritt b):
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Des
Weiteren wird eine Fügeeinrichtung 3 bereitgestellt,
wobei das Gehäuse 2 aus
Kunststoff ist.
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Verfahrensschritt c):
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Ein
erstes Mittel 6 wird an dem Gehäuse 2 angeordnet.
Das erste Mittel 6 ist dazu geeignet, von der Fügeeinrichtung 3 angegriffen
zu werden und den Kunststoff derart umzuformen, dass ein Formschluss
zwischen der Fügeeinrichtung 3 und
dem Gehäuse 2 entsteht.
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Verfahrensschritt d):
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Das
Gehäuse 2 wird
mit dem Kraftfahrzeugteil 4 mittels der Fügeeinrichtung 3 verbunden,
wobei das erste Mittel 6 von der Fügeeinrichtung 3 angegriffen
wird, so dass ein Formschluss zwischen der Fügeeinrichtung 3 und
dem Gehäuse 2 entsteht.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art
und Weise modifizierbar.