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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer wenigstens teilweise aus Baugruppen aufgebauten Getriebesteuerungseinheit gemäß Anspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Baugruppe für eine Getriebesteuerungseinheit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7, sowie eine Getriebesteuerungseinheit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9.
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Aus der
DE 101 30 833 B4 ist die Verwendung einer Befestigungshalterung zur Bildung einer Steuerungsvorrichtung bekannt. Die Befestigungshalterung trägt die Steuereinheit und zugeordnete Komponenten, die ein Steuerungssystem mit der Steuereinheit bilden. Die Komponenten, z. B. Öldrucksensor, Öltemperatursensor, etc., sind mittels Passverbindungsmitteln an der Befestigungshalterung angeordnet, welche z. B. Passlöcher und damit zusammenwirkende Verbindungsstücke bzw. Befestigungsvorsprünge inbegreifen.
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Eine derartige Fertigung erfordert präzise, weitgehend toleranzfrei hergestellte Verbindungselemente bzw. integral damit gebildete Komponenten bzw. Bauelemente, damit die Passverbindungen wie vorgesehen eingegangen werden können, insbesondere Presspassungen. Das wiederum führt zu hohen Herstellkosten.
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Demnach ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer wenigstens teilweise aus Baugruppen aufgebauten Getriebesteuerungseinheit anzugeben, bei dem die Baugruppen mit großer Toleranz hergestellt werden können, jedoch mit möglichst wenig Toleranz in die Getriebesteuerungseinheit integrierbar sind bzw. bei welchem Toleranzen möglichst gut ausgeglichen werden können. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine entsprechende Baugruppe für eine Getriebesteuereinheit anzugeben, mit welcher die Toleranzen minimiert bzw. ausgeglichen werden können. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine entsprechende Getriebesteuerungseinheit anzugeben.
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Diese Aufgabe wird hinsichtlich des verfahrenstechnischen Aspekts durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich des apparativen Aspekts der Aufgabenstellung sei auf eine Baugruppe gemäß Patentanspruch 7 und eine Getriebesteuerungseinheit gemäß Patentanspruch 9 verwiesen, gemäß welcher die Baugruppe einen Flansch bzw. eine Fahne zur sicheren Verbindung mit dem Träger aufweist.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Fertigung einer wenigstens teilweise aus Baugruppen aufgebauten Getriebesteuerungseinheit mit folgenden Schritten: (a) Bereitstellen einer oder mehrerer Baugruppen, (b) Ausrichten der einen oder mehreren Baugruppen in bzw. auf einem Werkstückträger, (c) Bereitstellen eines Trägers zur Aufnahme der Baugruppe/Baugruppen und Positionieren desselben in einer gewünschten Position relativ zu der Baugruppe/den Baugruppen, und (d) Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen der/den Baugruppe/Baugruppen und dem Träger. Dadurch, dass eine oder mehrere Baugruppen in bzw. auf einem Werkstückträger ausgerichtet werden und hierauf mit einem Träger mechanisch verbunden werden, können die Toleranzen bei der Herstellung der Getriebesteuerungseinheit verringert werden. Es gelingt dabei, dass die Baugruppen, welche modular gefertigt werden, mit möglichst geringen Positionstoleranzen relativ zueinander konstruktiv zusammengebaut werden können.
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Gemäß einem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Verfahren den vorliegenden weiteren Schritt auf: (e) Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einzelnen Baugruppen und/oder wenigstens einer Baugruppe und dem Träger.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die mechanischen und/oder die elektrischen Verbindungen mittels Laserschweißen gefertigt.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß auch ein Verfahren, wobei der Träger wenigstens teilweise aus einem laserabsorbierenden Material gefertigt wird.
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Gemäß einem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird wenigstens eine Baugruppe wenigstens teilweise aus einem lasertransparenten Material gefertigt.
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Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlagen, wobei in Schritt (a) weiterhin wenigstens eine Fahne bzw. ein Flansch an wenigstens einer Baugruppe bereitgestellt wird, welcher in Schritt (d) mit dem Träger mechanisch verbunden wird.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß eine Baugruppe für eine wenigstens teilweise modular aufgebaute Getriebesteuerungseinheit, wobei die Baugruppe wenigstens einen Flansch bzw. eine Fahne aufweist, insbesondere für eine Schweißverbindung.
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Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Baugruppe weist die Baugruppe wenigstens teilweise aus lasertransparentem Material gefertigte Bereiche auf, insbesondere eine aus lasertransparentem Material gefertigte Fahne bzw. einen Flansch.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß auch eine Getriebesteuerungseinheit, welche modular aufgebaut ist, wobei die Getriebesteuerungseinheit wenigstens eine erfindungsgemäße Baugruppe aufweist.
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Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Getriebesteuerungseinheit weist die Getriebesteuerungseinheit ferner einen Träger zur Aufnahme einer oder mehrerer Baugruppen auf, wobei der Träger wenigstens teilweise aus laserabsorbierendem Material gefertigt ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung möglicher Ausführungsformen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 exemplarisch eine erste mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Getriebesteuerungseinheit in einer schematischen Teildarstellung;
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2 exemplarisch eine zweite mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Getriebesteuerungseinheit, wiederum in einer schematischen Teildarstellung, und
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3 eine Schnittdarstellung entlang der Achse A-A gemäß 2.
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In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen sind gleiche Elemente oder vergleichbare Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In den 1 und 2 sind jeweils Teile einer erfindungsgemäßen Getriebesteuerungseinheit 1 dargestellt, welche einen Träger bzw. ein Trägermodul 2 sowie eine modulare Baugruppe aufweisen. Bei der modularen Baugruppe handelt es sich bei den beiden dargestellten Ausführungsformen jeweils um einen Sensor 3, es kommen jedoch auch jegliche andere Baugruppen wie Leiterplattenbaugruppen, Elektronikboxen, Stecker, Aktuatoren oder weitere benötigte Baugruppen in Frage. Der Sensor 3 ist durch ein Gehäuse 4 geschützt und weist in der ersten Ausführungsform zwei Befestigungsbereiche bzw. Befestigungsabschnitte 5 auf, welche zur mechanischen Befestigung an dem Träger 2 vorgesehen sind. Die zweite Ausführungsform des Sensors (vgl. 2) weist einen Befestigungsabschnitt 5 auf.
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Für den Fall, dass die modulare Baugruppe in Form des Sensors 3 nicht ortsgenau zu dem Träger 2, insbesondere zu der entsprechenden Aufnahme in Form einer Aussparung 6 am Träger 2, positioniert werden kann, weist der Sensor 3 weiterhin eine oder mehrere Fahnen bzw. einen Flansch 7, 7a, 7b auf. Die in 1 dargestellte erste bevorzugte Ausführungsform weist zwei Fahnen 7, 7a auf, die in Form von zwei in etwa rechteckigen Fortsätzen ausgebildet und im Bereich der Befestigungsbereiche 5 angeordnet sind. Die Fahnen sind integral mit der modularen Baugruppe in Form des Sensors 3 ausgebildet.
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In der zweiten beschriebenen Ausführungsform gemäß 2 ist eine Fahne 7b in Form eines rechteckigen, plättchenförmigen integralen Bestandteils der Baugruppe (Sensor 3) ausgebildet. Die Fahne 7b ist an einem umspritzten Stanzgitter 8 angeordnet. Derart kann im Falle einer nicht vollständig positionsgenauen Übereinstimmung der zu verbindenden Teile (Sensor 3, Träger 2) ein Toleranzausgleich ermöglicht werden.
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In 3 ist eine Schnittdarstellung der in 2 dargestellten zweiten Ausführungsform entlang einer Achse A-A gezeigt. Hieraus kann man erkennen, dass die Fahne 7b Schweißbereiche 9, 10 ausbildet, welche eine sichere Positionierung am Träger 2 ermöglichen, auch wenn die Baugruppe mit Toleranz gegenüber dem Träger 2 mit dem Träger 2 zusammenkommt.
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Die Fahnen 7, 7a, 7b sind möglichst groß ausgebildet, um eine möglichst große Anlagefläche an dem Träger 2 und somit eine möglichst große Schweißfläche (möglichst große Schweißbereiche 9, 10) zu gewährleisten. In der zweiten Ausführungsform wird die Fahne 7b gleichzeitig in einem Schritt mit dem Umspritzen des Stanzgitters 8 gebildet. In beiden beschriebenen Ausführungsformen sind die Fahnen 7, 7a, 7b zum Verschweißen mit dem Träger 2 vorgesehen.
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Die modulare Baugruppe (Sensor 3) beider Ausführungsformen ist jeweils in den Schweißbereichen 9, 10 mit dem Träger 2 verschweißt. Bei den dargestellten bevorzugten Ausführungsformen wird hierfür ein Laserschweißverfahren angewandt. Die modulare Baugruppe in Form des Sensors 3 ist in den beschriebenen Ausführungsformen teilweise, nämlich im Bereich der Fahnen 7, 7a, 7b, welche die Schweißbereiche 9, 10 aufweisen, aus einem lasertransparenten Material gefertigt, wohingegen die entsprechenden korrespondierenden Bereiche (Schweißbereiche) des Trägers bzw. Trägermoduls 2 aus laserabsorbierendem Material gefertigt sind. Dies sorgt dafür, dass ein Aufschmelzen von Material dort auftritt, wo die beiden Bauelemente (Trägermodul 2 und Sensor 3) miteinander in Anlage kommen. In alternativen Ausführungsformen ist es denkbar, die modulare Baugruppe wenigstens teilweise, aus einem laserabsorbierenden Material zu fertigen und den Träger 2 wenigstens teilweise, aus lasertransparentem Material zu fertigen.
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Die erfindungsgemäße Getriebesteuerungseinheit wird wie folgt hergestellt: In einem ersten Schritt wird/werden eine oder mehrere Baugruppen, welche der Getriebesteuerungseinheit zugeordnet ist/sind, bereitgestellt, welche dann in einem zweiten Schritt in bzw. auf einem Werkstückträger ausgerichtet wird/werden. In den konkret dargestellten Ausführungsformen handelt es sich bei der bereitgestellten Baugruppe um den Sensor 3. Ferner wird ein Träger (in den dargestellten Ausführungsformen Träger bzw. Trägermodul 2) zur Aufnahme der Baugruppen bereitgestellt und in einer gewünschten Position bezüglich der auf dem Werkstückträger positionierten Baugruppe(n) angeordnet bzw. positioniert. Die vorstehend erwähnte gewünschte Position ist dabei an die Position der auf bzw. in dem Werkstückträger angeordnete(n) Baugruppen bzw. an die Position des Werkstückträgers angeglichen bzw. auf diese abgestimmt. In einem letzten Schritt wird eine mechanische Verbindung zwischen den Baugruppen und dem Träger hergestellt. Die beiden ersten Schritte der Bereitstellung der entsprechenden Komponenten können selbstverständlich in beliebiger Reihenfolge erfolgen.
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In den bevorzugten Ausführungsformen, welche in 1 und 2 dargestellt sind, erfolgt die mechanische Verbindung, wie bereits oben stehend erwähnt, mittels eines Laserschweißverfahrens. Alternativ hierzu sind jedoch sämtliche andere Befestigungsverfahren, wie sie dem Fachmann geläufig sind, denkbar, insbesondere anderweitige Schweißverfahren, Klebeverfahren oder beispielsweise auch mechanische Befestigungsverfahren. Danach kann optional eine elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Baugruppen und/oder dem Träger hergestellt werden.
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Der Träger 2 wird in den beschriebenen Ausführungsformen wenigstens teilweise aus einem laserabsorbierenden Material gefertigt, um somit eine Schweißwirkung beim Laserschweißverfahren zu erhalten, d. h. zu erreichen, dass der Träger durch die Lasereinwirkung entsprechend aufgeschmolzen und mit dem zu befestigenden Bereich der Baugruppe (Sensor 3) verbunden wird. Der Befestigungsbereich des Sensors 3, welcher durch den Laser nicht aufgeschmolzen werden soll, ist hierfür wenigstens teilweise aus einem lasertransparenten Material gefertigt. Alternativ kann die Baugruppe wenigstens teilweise aus einem laserabsorbierenden Material gefertigt sein, während der Träger 2 wenigstens teilweise aus einem lasertransparenten Material gefertigt ist. In bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich dabei um laserabsorbierende und lasertransparente Kunststoffe (PA, PBT).
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In weiteren alternativen Ausführungsformen sind aber auch andere Materialien zur Fertigung der Komponenten denkbar. Dies ist insbesondere der Fall, wenn ein anderes Verfahren zur Verbindung der Komponenten gewählt wird (beispielsweise ein Klebeverfahren). In diesem Falle wird der Fachmann die Materialwahl an das gewählte Verbindungsverfahren anpassen. Weiterhin optional ist es denkbar, dass die bereits vorstehend erwähnte Fahne(n) bzw. der/die vorstehend erwähnte(n) Flansch(e) 7, 7a, 7b, welche(r) an der Baugruppe (Sensor 3) ausgebildet ist/sind, mit bereitgestellt wird, um so im Falle der nicht vollständig positionsgenauen Übereinstimmung der zu verbindenden Teile eine problemlose Positionierung bzw. Verbindung zu ermöglichen.
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Durch die Ausrichtung auf dem Werkzeugträger wird ein Toleranzausgleich erreicht, welcher insbesondere die Toleranzen bei der Herstellung der Baugruppen selbst teilweise bis vollständig kompensieren kann. Es sei dabei angemerkt, dass die Ausrichtung der Bauteile auf dem Werkstückträger vor dem mechanischen und vor dem elektrischen Verbinden stattfindet. Die modular gefertigten Einzelbaugruppen (Sensor 3 etc.) können auf dem Werkstückträger sehr genau positioniert und fixiert werden, was einen größtmöglichen Toleranzausgleich ermöglicht. Erst danach erfolgt die elektrische Kontaktierung der Baugruppe. Die genauen Positionierungen der Baugruppen im Werkstückträger werden dann durch das Laserverschweißen der Baugruppen auf das Trägermodul übertragen. Umgesetzt wird dies, wie bereits vorstehend erwähnt, indem die Baugruppen aus lasertransparentem Kunststoff (PA, PBT) gefertigt sind und das Trägermodul aus laserabsorbierendem Kunststoff (PA, PBT) gefertigt ist.
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Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass sich mehrere Vorteile ergeben. Auf der einen Seite erhält man ein modulares Fertigungskonzept für die Baugruppen (beispielsweise Drehzahlsensoren, Wegsensoren, Eletronikbox, Stecker, etc.). Weiterhin bietet das modulare Konzept beim Testen und bei der Qualifikation Vorteile, da im bereits zusammengebauten Zustand Baugruppen oftmals sehr schwer bzw. gar nicht erreicht werden können. Weiterhin können durch die Positionierung der modularen Baugruppen im genau gefertigten Werkstoffträger, welcher in den bevorzugten Ausführungsformen aus Stahl oder Aluminium gefertigt ist, in weiteren Ausführungsformen aber auch aus jeglichem anderen Werkstoff gefertigt sein kann, die Toleranzen, die bei der Herstellung der einzelnen Baugruppen entstanden sind, ausgeglichen werden. Die Position der Baugruppen, beispielsweise Sensoren wird durch eine Laserverschweißung mit dem Träger fest fixiert. Es besteht auch die Möglichkeit, die Fehlertoleranzen der Einzelteile bzw. der Baugruppenbestandteile größer wählen zu können, da die Toleranzen durch die Anordnung der Baugruppen auf dem Werkstückträger minimiert werden. Letztendlich lässt sich eine Reduzierung der Gesamttoleranzen durch eine Minimierung der Toleranzkette erreichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebesteuerung
- 2
- Träger bzw. Trägermodul
- 3
- Sensor
- 4
- Gehäuse
- 5
- Befestigungsabschnitt
- 6
- Aussparung
- 7, 7a, 7b
- Fahne bzw. Flansch
- 8
- Stanzgitter, Kontakte
- 9, 10
- Schweißbereiche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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