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Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung zur Befestigung eines Bauteils, insbesondere eines Gasgenerators für einen Kopfairbag, an einem fahrzeugseitigen Trägerelement, das heißt einer Fahrzeug-Rohbaustruktur, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Befestigungselement für eine solche Befestigungsanordnung.
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Der Gasgenerator eines Fahrzeugairbags, insbesondere zum Beispiel ein Kopfairbag, wird in gängiger Praxis mittels Schrauben an der Rohbaustruktur des Kraftfahrzeuges montiert. Entsprechend ist dessen Montage mit hohem Bauteilaufwand sowie mit hohem Fertigungsaufwand verbunden. Beispielhaft ist aus der
DE 10 2011 005 081 A1 ein Airbaggehäuse mit integrierter Generatorstruktur bekannt, bei der eine dem Gasgenerator zugeordnete Diffusorkappe an ein Airbaggehäuse verschraubt wird, das aus einem faserverstärktem Kunststoffmaterial gefertigt ist.
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Aus der
DE 10 2010 008 158 A1 ist eine gattungsgemäße Befestigungsanordnung bekannt, bei der das Bauteil nicht über Schraubstellen am fahrzeugseitigen Trägerelement montiert ist, sondern vielmehr mit Hilfe eines Befestigungsclips angebaut ist. Der Befestigungsclip weist ein Kopfteil, an dem das Bauteil befestigbar ist, und ein Schaftteil auf, das eine Montageöffnung des Trägerelementes durchsetzt und auf der, dem Kopfteil abgewandten Trägerseite einen Öffnungsrand der Trägerelement-Montageöffnung hintergreift.
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Der Befestigungsclip ist materialeinheitlich und einstückig aus einem metallischen Blech-Stanzbiegeteil gefertigt. Das Blech-Stanzbiegeteil ist in der Abwicklung ein Blechzuschnitt. Dessen Schnittkanten sind fertigungstechnisch bedingt scharfkantig ausgeführt. Entsprechend besteht ein Risiko, dass bei einer Airbagentfaltung das Airbaggewebe mit den Schnittkanten des Blechbiegeteils in Kontakt kommt und dadurch beschädigt wird. Um eine solche Beschädigung des Airbaggewebes zu vermeiden, sind im Stand der Technik die Schnittkanten des Befestigungsclips fertigungstechnisch aufwändig abzurunden oder ist die Befestigungsclip-Geometrie so zu gestalten, dass ein unmittelbarer Kontakt mit den Schnittkanten vermieden ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Befestigungsanordnung zur Befestigung eines Bauteils, insbesondere eines Airbag-Gasgenerators, an einem fahrzeugseitigen Trägerelement bereitzustellen, bei der in einfacher Weise eine betriebssichere Anbindung des Bauteils am fahrzeugseitigen Trägerelement ermöglicht ist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Die Erfindung beruht auf der Problematik, dass bei einem als Blech-Stanzbiegeteil gefertigten Befestigungselement gegebenenfalls scharfe Schnittkanten vorhanden sind, die bei einer Airbagentfaltung zu einer Beschädigung des Airbag-Gewebes führen können. Vor diesem Hintergrund weist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 das Befestigungselement einen aus Kunststoff gebildeten Grundkörper auf, in dem zumindest ein Metalleinleger integriert ist. Der Metalleinleger kann ein metallisches Blech-Stanzbiegeteil sein und im Rahmen eines Spritzgießverfahrens in das Kunststoffmaterial des Befestigungselement-Grundkörpers eingegossen werden. Auf diese Weise wird das Befestigungselement als ein Verbund-Element ausgebildet, bei dem die Vorteile beider Materialien miteinander kombiniert werden können. Dies sind zum einen die Fertigungsgenauigkeiten sowie die Möglichkeiten bei der Formgebung bei Kunststoffteilen und zum anderen die hohe Festigkeit von Metall. Beispielhaft können in den Metalleinleger später beschriebene Lackschabemerkmale integriert sein. Zudem kann die Bauteil-Befestigung, das heißt insbesondere die Befestigung eines Airbag-Gasgenerators, an dem Verbund-Element über den Metalleinleger erfolgen. Demgegenüber kann die Lagerung des Bauteils am Trägerelement durch den Kunststoff-Grundkörper des Befestigungselementes erfolgen. Mit Hilfe des Metalleinlegers kann zudem die zumindest eine Anbindungsstelle am Trägerelement mit einer Vorspannkraft beaufschlagt werden, um eine klapperfreie Halterung des Bauteils zu ermöglichen. Zudem kann mittels des Kunststoff-Grundkörpers ein Toleranzausgleich bewerkstelligt werden.
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Nachfolgend sind die erfindungsgemäßen Aspekte im Detail erörtert: Wie bereits oben erwähnt, kann das Bauteil in einer besonderen Ausführungsform ein Airbag-Generator sein. Zur Vermeidung eines unmittelbaren Kontakts zwischen dem Airbaggewebe und dem Metalleinleger des Befestigungselementes kann bevorzugt der Metalleinleger am Befestigungselement-Kopfteil zumindest teilweise vom Kunststoffmaterial des Grundkörpers ummantelt sein. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Metalleinleger am Befestigungselement-Kopfteil zwar einen vom Kunststoff freigelegten Abschnitt aufweisen. Dieser kann jedoch um ein Versatzmaß von der Außenkontur des Kunststoff-Grundkörpers zurückgesetzt sein, um die oben erwähnte Kontaktierung zwischen dem Airbaggewebe und dem Metalleinleger zu vermeiden.
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Der freigelegte Metalleinleger-Abschnitt am Befestigungselement-Kopfteil kann beispielhaft eine Positionierkontur aufweisen, mittels der eine lagerichtige Ablage des Bauteils auf dem Befestigungselement-Kopfteil ermöglicht wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Befestigungselement-Kopfteil einen Durchlass aufweisen, durch den ein Montagehilfsmittel, insbesondere eine Ohrschelle, geführt ist. Die Ohrschelle kann das Bauteil, insbesondere den Airbag-Gasgenerator, umfangsseitig umgreifen und am Befestigungselement festlegen. In einer besonderen Ausführungsform kann der am Befestigungselement-Kopfteil freigelegte Metalleinleger-Abschnitt unter Bildung des Durchlasses von einem grundkörperseitigen Durchlassboden beabstandet sein.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Schaftteil des Befestigungselementes zumindest einen, elastisch verstellbaren Rastschenkel aufweisen. Der Rastschenkel kann in seiner Rastposition einen Öffnungsrand der Montageöffnung hintergreifen, und zwar unter Bildung einer lösbaren oder unlösbaren Rastverbindung. Besonders bevorzugt im Hinblick auf Festigkeitserfordernisse ist es, wenn der Rastschenkel ebenfalls ein vom Befestigungselement-Grundkörper freigelegter Metalleinleger-Abschnitt ist.
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Um eine einfache Werkzeugbetätigung beim Befestigungselement zu ermöglichen, kann der Rastschenkel einen Werkzeugansatz aufweisen, mit dem der Rastschenkel bei Werkzeugzugriff unter Aufbau einer elastischen Rückstellkraft in eine Freigabeposition verstellbar ist. In der Freigabeposition kann das Befestigungselement aus der Trägerelement-Montageöffnung gelöst werden. Bevorzugt kann der Werkzeugansatz des Rastschenkels in der Zusammenbaulage durch die Trägerelement-Montageöffnung geführt sein und auf der, dem Bauteil zugewandten Trägerelement-Seite um einen ersten Höhenversatz aus der Trägerelement-Montageöffnung ragen. Demgegenüber kann die oben erwähnte Positionierkontur am Befestigungselement-Kopfteil um einen zweiten Höhenversatz die Trägerelement-Montageöffnung überragen, der größer ist als der oben erwähnte erste Höhenversatz. Auf diese Weise ergibt sich ein Freigang zwischen dem Bauteil und dem Trägerelement, wodurch ein einfacher Werkzeugzugriff zum Werkzeugansatz des Befestigungselementes bereitgestellt ist.
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Der Rastschenkel kann zumindest eine seitlich abgestellte Führungswand aufweisen. Diese kann bei einer elastischen Verstellung des Rastschenkels von seiner Rastposition in seine Freigabeposition in einen Führungsschlitz eingefahren werden, der im Kunststoff-Grundkörper ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist die Führungswand des Rastschenkels nicht nur in der Freigabeposition, sondern auch in der Rastposition in Eingriff mit dem grundkörperseitigen Führungsschlitz. Auf diese Weise kann das Befestigungselement mit einem besonders formstabilen Korpus bewerkstelligt werden, der auch bei Querbewegungen des Befestigungselementes innerhalb der Montageöffnung formstabil verbleibt.
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In einer bevorzugten Befestigungsanordnung ist das Bauteil ein langgestreckter Airbag-Gasgenerator für insbesondere einen Kopfairbag. Dieser kann bevorzugt an zwei, in Axialrichtung des Generators voneinander beabstandeten Anbindungspunkten an einer rohbauseitigen Trägerstruktur des Fahrzeugs angebunden sein. Hierzu kann der Gasgenerator am ersten Anbindungspunkt ein erstes Befestigungselement (Hakenelement) aufweisen, das das rohbauseitige Trägerelement untergreift. Am zweiten Anbindungspunkt kann ein zweites Befestigungselement vorgesehen sein, mit dem der Gasgenerator in Rastverbindung mit dem Trägerelement bringbar ist. Um eine klapperfreie Halterung des Gasgenerators zu erreichen, ist es bevorzugt, wenn die beiden Anbindungspunkte mit einer Vorspannung beaufschlagt werden. Hierzu kann das Befestigungselement einen Federschenkel aufweisen, mit dem der Rastschenkel mit einer vorgegebenen Federkraft gegen die vom Bauteil abgewandte Trägerelement-Seite vorgespannt wird. Das Federelement kann bevorzugt ein vom Kunststoffmaterial freigelegter Metalleinleger-Abschnitt sein sowie materialeinheitlich und/oder einstückig als eine Blechlasche am Metalleinleger angeformt sein. Auf diese Weise ist eine klapperfreie Positionierung des Befestigungselementes am fahrzeugseitigen Trägerelement gewährleistet. Der Federschenkel drückt mit einer vorgegebenen Federkraft unter Aufbringung der Vorspannung die, dem Bauteil zugewandte Trägerelement-Seite.
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Bei der Montage wird der Gasgenerator mit seinem Hakenelement zunächst am ersten Anbindungspunkt am fahrzeugseitigen Trägerelement in eine Montageöffnung eingehakt. Anschließend wird der Gasgenerator zusammen mit dem daran vormontierten zweiten Befestigungselement in Richtung auf die zugeordnete Montageöffnung eingeschwenkt und darin verrastet.
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Der Zündmechanismus des Gasgenerators kann in einem elektrischen Schaltkreis eingebunden sein, bei dem ein elektrischer Masseanschluss unmittelbar zwischen dem Gasgenerator und der fahrzeugseitigen Trägerstruktur (Trägerelement) erfolgen kann. Hierfür ist eine leitfähige elektrische Verbindung zwischen dem Befestigungselement und dem Trägerelement erforderlich. Um dies zu gewährleisten, kann das Befestigungselement eine Kratz- oder Lackschabekontur aufweisen, die bevorzugt unter mechanischer Vorspannung gegen das Trägerelement gedrückt wird. Die Kratz- oder Schabekontur kann bevorzugt durch einen vom Kunststoffmaterial freigelegten Metalleinleger-Abschnitt ausgebildet sein. Auf diese Weise ergibt sich eine elektrische Verbindung zwischen dem Trägerelement, dem Metalleinleger, dem elektrisch leitenden Montagehilfsmittel und dem Gasgenerator. Zur Bereitstellung dieser elektrischen Verbindung ist das Montagehilfsmittel elektrisch leitend auszuführen sowie in elektrischen Kontakt mit einem weiteren Metalleinleger-Abschnitt zu bringen.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein Fahrzeug in Seitenansicht mit teilweisem Aufriss, aus dem die Einbaulage eines Kopfairbag-Moduls hervorgeht;
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2 in einer Seitenschnittdarstellung eine Befestigungsanordnung zur Anbindung eines Airbag-Gasgenerators des Kopfairbag-Moduls an einem rohbauseitigen Tragblechteil;
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3 eine Anbindungsstelle des Gasgenerators am Tragblechteil in vergrößerter Ansicht;
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4 bis 6 jeweils unterschiedliche Ansichten des Befestigungselementes für die in der 3 gezeigte Anbindungsstelle;
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7 in perspektivischer Darstellung das Befestigungselement in Alleinstellung;
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8 bis 11 jeweils unterschiedliche Ansichten des weiteren Befestigungselementes zur Anbindung des Gasgenerators am Tragblechteil.
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In der 1 ist eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit teilweisem Aufriss gezeigt, das ein Kopfairbag-Modul mit einem Gasgenerator 1 und einem zum Beispiel in Rollfaltung zusammengefalteten Kopfairbag 3 aufweist. Der Kopfairbag 3 erstreckt sich in der Fahrzeuglängsrichtung x ausgehend von der A-Säule bis über die B-Säule hinaus entlang eines Dachholms des Fahrzeugs. Der Gasgenerator 1 ist im Bereich des Dachholms an einem rohbauseitigen Tragblechteil 5 befestigt. In der 2 ist in einer Seitenschnittdarstellung eine Befestigungsanordnung zur Anbindung des Gasgenerators 1 an dem Tragblechteil 5 angedeutet. Demzufolge ist der Gasgenerator 1 ein langgestrecktes zylindrisches Bauteil, das an zwei Anbindungspunkten A, B, die in der Axialrichtung des Gasgenerators 1 voneinander beabstandet sind, am Tragblechteil 5 befestigt ist. Wie später beschrieben ist, sind die beiden Anbindungspunkte A, B mit einer Vorspannung beaufschlagt, um zum Beispiel Klappergeräusche im Fahrbetrieb zu vermeiden. Am Anbindungspunkt A ist der Gasgenerator 1 mittels eines ersten Befestigungselementes (Haken) 9 befestigt, der das Tragblechteil 5 untergreift. Am Anbindungspunkt B ist der Gasgenerator 1 mittels eines zweiten Befestigungselementes (Befestigungsclip) 11 in Rastverbindung mit dem Tragblechteil 5 gebracht. Jedes der beiden Befestigungselemente 9, 11 weist ein Kopfteil 31, an dem der Gasgenerator 1 befestigt ist, und ein Schaftteil 33 auf, das eine Montageöffnung 37 des Tragblechteils 5 durchsetzt und auf der, dem Gasgenerator abgewandten Seite des Tragblechteils 5 einen Öffnungsrand hintergreift.
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Zudem ist jedes der beiden Befestigungselemente 9, 11 als ein Verbund-Spritzgussteil gefertigt, bei dem ein metallisches Stanzbiegeteil als ein Metalleinleger 34 mit einem Kunststoff-Grundkörper 35 umgossen ist.
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In den 8 bis 11 ist das Befestigungselement 9 für den ersten Anbindungspunkt A in unterschiedlichen Ansichten gezeigt. Demzufolge weist das erste Befestigungselement 9 (Haken) am Kopfteil 31 seitlich abragende Stützstege 38 auf, die in der Zusammenbaulage auf der generatorzugewandten Seite des Tragblechteils 5 abgestützt sind. Die Stützstege 37 sind im Kunststoff-Grundkörper 35 des Befestigungselementes 9 eingeformt. Zudem ist im Kunststoff-Grundkörper 35 ein hakenförmiger Widerlager-Abschnitt 23 angeformt. Der Widerlager-Abschnitt 23 des Befestigungselementes 9 ist in der Zusammenbaulage (2, 11) durch die Montageöffnung 37 im Tragblechteil 13 geführt, so dass dieser den Öffnungsrand 53 der Montageöffnung 37 an der generatorabgewandten Seite des Tragblechteils 5 untergreift.
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Die Stützstege 38 und der Widerlager-Abschnitt 23 sind in einer Hochrichtung z (8) des Befestigungselementes 9 über ein Versatzmaß voneinander beabstandet, das in etwa der Materialstärke s (11) des Tragblechteils 5 entspricht. Im Kopfteil 31 des Befestigungselementes 9 ist ein Durchlass 19 ausgebildet, durch den eine Ohrschelle 21 geführt ist, die gemäß der 2 dem Gasgenerator 1 umfangsseitig umgreift und diesen am Befestigungselement-Kopfteil 31 festsetzt. Zur lagerichtigen Positionierung des Gasgenerators 1 weist das Befestigungselement-Kopfteil 31 einen vom Kunststoffmaterial freigelegten Metalleinleger-Abschnitt 41 auf. Dieser ist mit einer Positionierkontur 17 ausgelegt, um eine lagerichtige Ablage des Gasgenerators zu gewährleisten. Wie aus den 8 und 10 weiter hervorgeht, ist der Metalleinleger-Abschnitt 41 unter Bildung des Durchlasses 19 von einem grundkörperseitigen Durchlassboden 43 beabstandet. Zudem ist der Metalleinleger-Abschnitt 41 um ein geringfügiges Versatzmaß ∆v von der Außenkontur des Kunststoff-Grundkörpers 35 zurückgesetzt, um gegebenenfalls einen unmittelbaren Kontakt zwischen dem Airbaggewebe und dem Metalleinleger 34 zu vermeiden.
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Wie aus den 2, 8 bis 9 weiter hervorgeht, weist der Metalleinleger 34 einen weiteren, vom Kunststoffmaterial freigelegten Metalleinleger-Abschnitt 29 auf. Dieser bildet eine spitzwinklige Lackschabekontur am freien Ende des Widerlager-Abschnittes 23. Die Lackschabekontur 29 kann in der, in der 2 gezeigten Zusammenbaulage eine Lackschicht am Tragblechteil 5 durchdringen und somit eine elektrische Kontaktierung des Befestigungselementes 9 mit dem Tragblechteil 5 sicherstellen, die gegebenenfalls für einen elektrischen Masseanschluss des Gasgenerators 1 erforderlich ist. Es wird somit eine elektrische Leitungsverbindung zwischen dem Tragblechteil 5, dem Metalleinleger 34, der Ohrschelle 21 und dem Gasgenerator 1 bereitgestellt.
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Am Anbindungsteil B ist in der 2 das Befestigungselement 11 verbaut, das im Weiteren als Befestigungsclip bezeichnet ist. Der Befestigungsclip 11 ist ebenfalls als ein Verbund-Spritzgussteil gefertigt, und zwar ebenfalls mit dem Kopfteil 31 sowie dem Schaftteil 33. Am Kopfteil ist – analog zum Hakenelement 9 – ein Durchlass 19 zwischen dem Metalleinleger-Abschnitt 41 und dem Durchlassboden 42 des Kunststoff-Grundkörpers definiert. Zusätzlich weist der Befestigungsclip 11 einen elastisch verstellbaren Rastschenkel 45 auf, der einen Öffnungsrand 53 der Montageöffnung 37 unter Bildung einer lösbaren Rastverbindung hintergreift. Der Rastschenkel 45 ist in den 2 bis 6 als ein, vom Kunststoffmaterial freigelegter Metalleinleger-Abschnitt realisiert. Der Befestigungsclip 11 weist am generatorzugewandten Kopfteil 31 Stützstege 38 (5) auf, die die gasgeneratorzugewandte Seite des Tragblechteils 5 übergreifen. Gemäß der 3 ist in etwa mittig zwischen den beiden Stützstegen 38 ein Federschenkel 47 vorgesehen, der den Rastschenkel 45 mit einer vorgegebenen Vorspannkraft gegen die generatorabgewandte Seite des Tragblechteils 5 drückt. Der Federschenkel 47 ist ein einstückiger Bestandteil des Metalleinlegers 34 und entsprechend als ein vom Kunststoffmaterial freigelegter Metalleinleger-Abschnitt realisiert.
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Wie zum Beispiel aus den 4 und 5 weiter hervorgeht, weist der Rastschenkel 45 seitlich abgestellte Führungswände 57 auf. An den beiden Führungswänden 57 des Rastschenkels 45 sind nach oben abragende Werkzeugansätze 49 angeformt. Die Werkzeugansätze 49 sind in der Zusammenbaulage gemäß der 5 durch die Montageöffnung 37 hindurchgeführt und überragen die generatorzugewandte Seite des Tragblechteils 5 um einen Höhenversatz ∆h1. Bei Betätigung der Werkzeugansätze 49 kann der Rastschenkel 45 unter Aufbau einer Rückstellung von der dargestellten Rastposition in eine nicht gezeigte Freigabeposition gedrückt werden, in der die Rastverbindung gelöst ist und der Befestigungsclip 11 aus dem Tragblechteil 5 entnommen werden kann.
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In der, in der 5 dargestellten Zusammenbaulage überragt die Positionierkontur 17 des Kopfteils 31 das Tragblechteil 5 um einen zweiten Höhenversatz ∆h2, der größer als der erste Höhenversatz ∆h1’ der beiden Werkzeugansätze 49 ist. Auf diese Weise ist zwischen dem Gasgenerator 1 und dem Tragblechteil 5 ein Demontage-Freigang 51 (5) gebildet, in dem die Werkzeugansätze 49 in einfacher Weise zugänglich sind.
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Wie aus der 5 und der 7 weiter hervorgeht, sind in dem Kunststoff-Grundkörper 35 des Befestigungsclips 11 seitliche Führungsschlitze 55 ausgebildet. Bei einem Verstellvorgang des Rastschenkels können die beiden Führungswände 57 des Rastschenkels 45 in die Führungsschlitze 55 eintauchen. In der 5 sind die Führungswände 57 so ausgelegt, dass diese auch in der Raststellung in den grundkörperseitigen Führungsschlitzen 55 eingefahren verbleiben. Auf diese Weise wird in der Zusammenbaulage gegenüber Querbewegungen des Befestigungsclips 11 ein äußerst formstabiler Korpus erzielt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011005081 A1 [0002]
- DE 102010008158 A1 [0003]
