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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 10 2009 057 332 A1 ist bereits ein Verfahren, bei dem eine Kraftfahrzeugeinheit und ein Funktionselement miteinander verklebt werden, sowie eine daraus entstehende Vorrichtung bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige, stabile und zuverlässige Vorrichtung zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung, insbesondere von einer Kraftfahrzeugvorrichtung, mit zumindest einer Einheit, insbesondere einer Kraftfahrzeugeinheit, und mit zumindest einem Funktionselement, wobei das Funktionselement mit der zumindest einen Einheit zumindest teilweise verklebt ist.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Einheit der Vorrichtung eine Oberfläche aufweist, die zumindest teilweise aus einem nicht-metallischen Material gebildet ist. Unter einem „Funktionselement” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Element verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, eine Funktion, insbesondere eine Halte- und/oder Befestigungsfunktion, zumindest teilweise innerhalb der Vorrichtung zu erfüllen. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgestaltet, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Vorzugsweise ist das zumindest eine Funktionselement von einem Bolzen, einer Mutter, einer Schraube oder einer Öse gebildet. Es sind auch andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltungen des zumindest einen Funktionselements denkbar. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel bildet das zumindest eine Funktionselement zumindest teilweise einen Anbindungspunkt, insbesondere für ein Anbauelement, das insbesondere dazu vorgesehen ist, während einer Montage mit der Vorrichtung, insbesondere mit der Kraftfahrzeugvorrichtung, die die zumindest eine Einheit umfasst, insbesondere formschlüssig und/oder kraftschlüssig, verbunden zu werden. Das zumindest eine Anbauelement kann von einer Heckklappe, einer Motorhaube, einem Kabelhalter, einer Verkleidung oder einem anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Element gebildet sein. Unter „verklebt” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, das zumindest eine Schicht aus zumindest einem Stoff und/oder aus einem Stoffgemisch vorgesehen ist, die zumindest teilweise zwischen dem zumindest einen Funktionselement und der zumindest einen Einheit angeordnet ist und/oder die dazu vorgesehen ist, zumindest zwei Elemente insbesondere stoffschlüssig, adhäsiv und vorzugsweise fest miteinander zu verbinden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bildet die Oberfläche der Einheit zumindest teilweise einen Kontaktbereich, in dem sich das Funktionselement und die Einheit in einem montierten Zustand insbesondere direkt kontaktieren und/oder in dem das zumindest eine Funktionselement und die zumindest eine Einheit miteinander zumindest teilweise verklebt sind. Unter einem „nicht-metallischen Material” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Stoff oder ein Stoffgemisch verstanden werden, dem die für ein Metall typischen Stoffeigenschaften, wie insbesondere elektrische und/oder thermische Leitfähigkeit, Duktilität, Härte und/oder Glanz, zumindest teilweise fehlen und/oder dessen Bestandteile zumindest zu einem Großteil zu zumindest einer der Gruppen 14 bis 18 des Periodensystems der chemischen Elemente gezählt werden können. Unter einem „Großteil” soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest 50%, bevorzugt zumindest 60%, vorzugsweise zumindest 75% und besonders bevorzugt zumindest 90% verstanden werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche der Einheit zumindest teilweise aus einem Lack, einem Kunststoff, einer Keramik, einem Glas oder einem anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden, nicht-metallischen Material gebildet.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine vorteilhaft leichte, stabile und kostengünstige Ausgestaltung der Vorrichtung erreicht werden. Ferner kann eine Beschädigung der Oberfläche der Einheit und ein Kontakt zwischen einem unter der Oberfläche liegenden Material und dem zumindest einen Funktionselement sicher verhindert werden. Dadurch kann eine vorteilhaft geringe Korrosionsgefahr erreicht werden. Zudem kann eine bevorzugt dichte Verbindung zwischen dem zumindest einen Funktionselement und der zumindest einen Einheit erreicht werden.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass die Oberfläche der Einheit zumindest teilweise aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist. Unter einem „faserverstärkten Kunststoff” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff verstanden werden, der Fasern aufweist, die, insbesondere in mehreren Lagen, als Verstärkung in einer Kunststoff-Matrix eingebettet sind und von dieser zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umschlossen sind. Besonders bevorzugt ist die Oberfläche der Einheit zumindest teilweise aus einem carbonfaserverstärkten Kunststoff gebildet. Dadurch kann eine bevorzugt leichte, stabile und robuste Ausgestaltung der Einheit erreicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Funktionselement und die zumindest eine Einheit zumindest teilweise formschlüssig verbunden sind. Unter ”formschlüssig” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass zumindest teilweise aneinanderliegende Flächen von miteinander formschlüssig verbundenen Bauteilen eine in Normalenrichtung der Flächen wirkende Haltekraft aufeinander ausüben. Insbesondere befinden sich die Bauteile in einem geometrischen Eingriff miteinander. Dadurch kann eine vorteilhaft sichere, zuverlässige und stabile Verbindung zwischen dem Funktionselement und der Einheit auf eine bevorzugt einfache Weise erreicht werden.
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Des Weiteren wird ein Verfahren, insbesondere ein Bearbeitungsverfahren, zu einer Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen, wobei in zumindest einem Schritt zumindest ein Funktionselement an zumindest einer Einheit positioniert wird und wobei das zumindest eine Funktionselement in zumindest einem Schritt zumindest teilweise mit zumindest einer Oberfläche der Einheit mittels zumindest einer Klebeschicht verklebt wird. Dadurch kann eine bevorzugt einfache, kostengünstige und zuverlässige Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf vorteilhaft einfache Weise erreicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Verfahren einen Schritt umfasst, in dem die zumindest eine Klebeschicht zumindest teilweise aktiv ausgehärtet wird. Unter „aktiv aushärten” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass ein Aushärtungsprozess der Klebeschicht, insbesondere durch eine Zufuhr von Wärme, Licht oder einen anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Prozess, unterstützt, beschleunigt, aktiviert und/oder beeinflusst wird. Dadurch kann ein bevorzugt schneller Aushärtungsprozess sowie eine vorteilhaft hohe Festigkeit der Klebeschicht erreicht werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
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1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung,
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3 ein Blockschaltbild eines alternativen Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
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4 eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung.
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In 2 ist eine Vorrichtung dargestellt, die eine Einheit 10a und ein Funktionselement 11a aufweist. Die Vorrichtung ist von einer Kraftfahrzeugvorrichtung gebildet. Die Einheit 10a ist von einer Kraftfahrzeugeinheit gebildet. Die Einheit 10a umfasst eine Karosserie 17a eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs. Das Funktionselement 11a ist mit der Einheit 10a verklebt. Das Funktionselement 11a ist mit der Karosserie 17a, die die Einheit 10a umfasst, verklebt. Zwischen einer Oberfläche 12a der Einheit 10a und dem Funktionselement 11a ist eine Klebeschicht 15a angeordnet. Die Oberfläche 12a der Einheit 10a ist teilweise aus einem nicht-metallischen Material gebildet. Die Oberfläche 12a der Einheit 10a ist vollständig aus einem nicht-metallischen Material gebildet. Die Oberfläche 12a der Einheit 10a ist aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet. Die Oberfläche 12a der Einheit 10a ist aus einem carbonfaserverstärkten Kunststoff gebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Oberfläche 12a der Einheit 10a von einem Lack der Karosserie 17a, die insbesondere aus Stahl oder auch aus einer Aluminium-Legierung besteht, gebildet ist. Das Funktionselement 11a ist von einem Befestigungs- bzw. Anbindungsbolzen gebildet. Das Funktionselement 11a weist einen tellerförmigen Bereich 18a und einen stabförmigen Bereich 19a auf. An dem tellerförmigen Bereich 18a ist in einem montierten Zustand der Vorrichtung auf einer dem stabförmigen Bereich 19a abgewandten Seite die Klebeschicht 15a angeordnet. Der stabförmige Bereich 19a des Funktionselements 11a erstreckt sich in einem montierten Zustand der Vorrichtung senkrecht zur Oberfläche 12a der Einheit 10a. Der stabförmige Bereich 19a des Funktionselements 10a weist ein nicht näher dargestelltes Gewinde auf. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Funktionselement 11a ein Klemmelement oder ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Element umfasst.
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In 1 ist ein Blockschaltbild eines Verfahrens zur Herstellung der Vorrichtung dargestellt. Das Verfahren ist sensorunterstütz und robotergeführt ausgebildet. Das Verfahren weist einen Schritt 13a auf, in dem das Funktionselement 11a relativ zu der Einheit 10a positioniert wird. Hierfür ist eine nicht dargestellte Sensoreinheit vorgesehen, die die Positionierung des Funktionselements 11a relativ zu der Einheit 10a unterstützt. Das Verfahren weist einen Schritt 14a auf, in dem das Funktionselement 11a anschließend in der relativ zu der Einheit 10a korrekten Position mit der Oberfläche 12a der Einheit 10a mittels der Klebeschicht 15a verklebt wird. Das Funktionselement 11a wird mit der Karosserie 17a mittels der Klebeschicht 15a verklebt. Das Funktionselement 11a wird einseitig aufgeklebt. Das Verfahren weist einen Schritt 16a auf, in dem die Klebeschicht 15a aktiv ausgehärtet wird. In dem Schritt 16a wird die Klebeschicht 15a mittels einer UV-Strahlung ausgehärtet. Hierfür ist eine nicht dargestellte UV-Lichteinheit vorgesehen, die die Klebeschicht 15a nach dem Verkleben des Funktionselements 11a mit der Einheit 10a bestrahlt. Die Klebeschicht 15a weist einen schnell härtenden Klebstoff auf. Ein Aushärtungsprozess des Klebstoffs der Klebeschicht 15a wird durch die UV-Strahlung aktiviert und beschleunigt, so dass eine kurze Prozesszeit sichergestellt werden kann. Neben UV-Strahlung kann zur aktiven Aushärtung auch ein induktives Erwärmen des Klebstoffs der Klebeschicht 15a durchgeführt werden.
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Alternativ zu einer aktiven Aushärtung der Klebeschicht 15a kann diese auch passiv ausgehärtet werden, beispielsweise durch Vorsehen eines sogenannten „Pressure Sensitive Adhesive”, eines druckempfindlichen Klebstoffs oder Haft-Klebstoffs. Dieser entfaltet seine Klebwirkung bei Aufbringung eines Drucks, ohne dass zusätzliche Maßnahmen zu seiner Aktivierung ergriffen werden müssen. Weiterhin kann ein Klebebandes verwendet werden, welches die Klebeschicht 15a trägt.
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Die Schritte 13a, 14a, 16a werden einzeln und nacheinander ausgeführt. Es ist jedoch auch denkbar, die Schritte 13a, 14a, 16a zu kombinieren. Es ist auch denkbar, dass das Verfahren zusätzliche Schritte umfasst oder dass auf zumindest einen der Schritte 13a, 14a, 16a des Verfahrens verzichtet wird.
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Das Verfahren ist in den Montageprozess der Vorrichtung integriert, wodurch eine hohe Flexibilität bezüglich einer Variantenvielfalt unterschiedlicher Funktionselemente erreicht werden kann. Dadurch kann eine Variantenvielfalt unterschiedlicher Rohbauvarianten vor einem Montageprozess reduziert werden. Alternativ ist es auch denkbar, eine Bearbeitungsstation vorzusehen, die die Vorrichtung unabhängig von dem Montageprozess durchläuft und in der das beschriebene Verfahren durchgeführt wird.
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Die nachfolgenden Beschreibung und die Zeichnungen des weiteren Ausführungsbeispiels beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist anstelle des Buchstabens a des ersten Ausführungsbeispiels der Buchstaben b den Bezugszeichen des weiteren Ausführungsbeispiels nachgestellt.
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In 4 ist eine alternative Vorrichtung dargestellt, die eine Einheit 10b und ein Funktionselement 11b aufweist. Das Funktionselement 11b entspricht dem oben beschriebenen Funktionselement 11a. Das Funktionselement 11b weist einen tellerförmigen Bereich 18b und einen stabförmigen Bereich 19b auf. Der stabförmige Bereich 19b des Funktionselements 11b weist ein nicht näher dargestelltes Gewinde auf. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Funktionselement 11b ein Klemmelement oder ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Element umfasst. Die Einheit 10b entspricht der oben beschriebenen Einheit 10a. Das Funktionselement 11b und die Einheit 10b sind mittels einer Klebeschicht 15b in einem montierten Zustand stoffschlüssig verbunden.
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Das Funktionselement 11b und die Einheit 10b sind in einem montierten Zustand formschlüssig verbunden. Hierzu weist die Einheit 10b zusätzlich eine Ausnehmung 20b auf. Die Ausnehmung 20b erstreckt sich durch eine gesamte Materialstärke eines Teils der Einheit 10b. Die Ausnehmung 20b erstreckt sich durch eine gesamte Materialstärke einer Karosserie 17b, die von der Einheit 10b umfasst ist. Die Ausnehmung 20b weist einen minimal größeren Durchmesser auf als der stabförmige Bereich 19b des Funktionselements 11b. In einem montierten Zustand der Vorrichtung umschließt die Klebeschicht 15b die Ausnehmung 20b in einer Ebene. Die Ebene entspricht einer Oberfläche 12b der Einheit 10b. In einem montierten Zustand erstreckt sich der stabförmige Bereich 19b des Funktionselements 11b durch die Ausnehmung 20b hindurch. Der stabförmige Bereich 19b des Funktionselements 11b erstreckt sich in einem montierten Zustand der Vorrichtung senkrecht zur Oberfläche 12b der Einheit 10b. An dem tellerförmigen Bereich 18b ist in einem montierten Zustand der Vorrichtung auf einer dem stabförmigen Bereich 19b zugewandten Seite eine Klebeschicht 15b angeordnet. In einem montierten Zustand ist der tellerförmige Bereich 18b des Funktionselements 11b auf einer Seite der Einheit 10b angeordnet. Ein Großteil des stabförmigen Bereichs 19b des Funktionselements 11b ist in einem montierten Zustand auf einer gegenüberliegenden Seite der Einheit 10b angeordnet. Durch eine Zugbelastung des Funktionselements 11b über den stabförmigen Bereich 19b entsteht somit eine Druckbelastung der Einheit 10b. Die Kraft wird dabei von dem tellerförmigen Bereich 18b auf die Einheit 10b übertragen. Dadurch eignet sich diese Ausgestaltung bzw. Anordnung der Vorrichtung insbesondere für hohe Belastungen und Beanspruchungen.
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In 3 ist ein alternatives Verfahren zur Herstellung der alternativen Vorrichtung dargestellt. Das Verfahren ist sensorunterstütz und robotergeführt ausgebildet. Das Verfahren weist einen Schritt 21b auf, in dem die Ausnehmung 20b an einer gewünschten Position in die Einheit 10b eingebracht wird. Die Ausnehmung 20b wird mittels eines Stanzprozesses in die Einheit 10b eingebracht. Es ist jedoch auch denkbar, die Ausnehmung 20b mittels eines Bohrprozesses oder mittels eines anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Prozesses in die Einheit 10b einzubringen. Das Verfahren weist einen Schritt 13b auf, in dem das Funktionselement 11b relativ zu der Einheit 10b positioniert wird. In dem Schritt 13b wird das Funktionselement 11b relativ zu der Ausnehmung 20b positioniert. Hierfür ist eine nicht dargestellte Sensoreinheit vorgesehen, die die Positionierung des Funktionselements 11b relativ zu der Einheit 10b bzw. zu der Ausnehmung 20b unterstützt. Das Verfahren weist einen Schritt 22b auf, in dem das Funktionselement 11b in der korrekten Position durch die Ausnehmung 20b durchgesteckt wird. Das Funktionselement 11b wird in einer Richtung, die sich senkrecht zu der Oberfläche 12b der Einheit 10b erstreckt, durch die Ausnehmung 20b hindurchgeführt.
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Das Verfahren weist einen Schritt 14b auf, in dem das Funktionselement 11b anschließend in der relativ zu der Einheit 10b bzw. zu der Ausnehmung 20b korrekten Position in dem durch die Ausnehmung 20b hindurchgesteckten Zustand mit der Oberfläche 12b der Einheit 10b mittels der Klebeschicht 15b verklebt wird. Das Funktionselement 11b wird mit der Karosserie 17b mittels der Klebeschicht 15b verklebt. Das Verfahren weist einen Schritt 16b auf, in dem die Klebeschicht 15b aktiv ausgehärtet wird. In dem Schritt 16b wird die Klebeschicht 15b mittels einer UV-Strahlung ausgehärtet. Hierfür ist eine nicht dargestellte UV-Lichteinheit vorgesehen, die die Klebeschicht 15b nach dem Verkleben des Funktionselements 11b mit der Einheit 10b bestrahlt. Die Klebeschicht 15b weist einen schnell härtenden Klebstoff auf. Ein Aushärtungsprozess des Klebstoffs der Klebeschicht 15b wird durch die UV-Strahlung aktiviert und beschleunigt, so dass eine kurze Prozesszeit sichergestellt werden kann.
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Die Schritte 13b, 14b, 16b, 21b, 22b werden einzeln und nacheinander ausgeführt. Es ist jedoch auch denkbar, die Schritte 13b, 14b, 16b, 21b, 22b zu kombinieren. Es ist auch denkbar, dass das Verfahren zusätzliche Schritte umfasst oder dass auf zumindest einen der Schritte 13b, 14b, 16b, 21b, 22b des Verfahrens verzichtet wird.
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Das Verfahren ist in den Montageprozess der Vorrichtung integriert. Alternativ ist es auch denkbar, eine Bearbeitungsstation vorzusehen, die die Vorrichtung unabhängig von dem Montageprozess durchläuft und in der das beschriebene Verfahren durchgeführt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009057332 A1 [0002]
