DE102018131754A1

DE102018131754A1 - Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugersatzteilen

Info

Publication number: DE102018131754A1
Application number: DE102018131754.9A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Schmid; Dominik Rietzel; Martin Friedrich
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-12-11
Filing date: 2018-12-11
Publication date: 2020-06-18
Also published as: US11478960B2; US20200180193A1; CN111299453A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugersatzteils (10) für ein erstes Fahrzeugbauteil (1) eines Verbindungssystems, welches über eine lösbare Clipverbindung (3) an einem zweiten Fahrzeugbauteil (2) befestigt wird, wobei das erste Fahrzeugbauteil (1) ein männliches Fixierelement (4) und das zweite Fahrzeugbauteil (2) ein weibliches Fixierelement (5) aufweist und das männliche Fixierelement (4) zur Verbindung des ersten Fahrzeugbauteils (1) mit dem zweiten Fahrzeugbauteil (2) in das weibliche Fixierelement (5) eingesteckt und verrastet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellungsverfahren des Fahrzeugersatzteils (10) mehrere Schritte umfasst. Zunächst das Bereitstellen eines Rohteils (6), das zur Herstellung des Fahrzeugersatzteils (10) dimensioniert ist. Anschließend wird das Rohteil (6) entsprechend der Geometrie des ersten Fahrzeugbauteils (1) umgeformt. Daraufhin werden männliche Fixierelemente (4) bereitgestellt und im letzten Schritt werde die männlichen Fixierelemente (6) an das umgeformte Rohteil (6) gefügt.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugersatzteils für ein erstes Fahrzeugbauteil eines Verbindungssystems, welches über eine lösbare Clipverbindung an einem zweiten Fahrzeugbauteil befestigt wird.
Aktuell werden für unterschiedliche Sonderzubehöre verschiedene Ur- oder umformwerkzeuge eingesetzt. Insbesondere bei Dekorelementen werden, um beispielsweise lackierte, folierte, funierte oder belederte Dekore zu erzeugen, verschiedene teils sehr komplexe hinterschnittige Spritzgusswerkzeuge mit diversen Schiebern und spezieller Temperierung genutzt. Dies führt zu einer reduzierten Flexibilität (z.B. bei Laufzeitmaßnahmen) und in der Entwicklung zu langen Konstruktions-, Fräs- und Auslegungszeiten bis zum Beginn der Serienproduktion und geht mit hohen Entwicklungskosten einher. Urformen mittels Spritzguss bildet bislang den Stand der Technik. Im Unterbau werden spezielle Klammern (z.B. Omegaclips) genutzt, um die Dekore auf der Tragstruktur zu fixieren. Dies ermöglicht heute nur eine effiziente zentrale Fertigung in hohen Stückzahlen. Eine dezentrale Fertigung zur Erhöhung von lokal hergestellten Bauteilen oder die Belieferung von After Sales und Bereitstellung von Ersatzteilen für Vorgängermodelle sind nur mit hohen Kosten verbunden.
Die genutzten Spritzgusswerkzeuge müssen unterschiedlich aufwendig realisiert werden. Hierzu sind diverse interne und externe Ressourcen eines Unternehmens nötig. Aktuell bedeutet dies am Beispiel einer Dekorblende, dass eine belederte Dekorblende auf einem anderen Werkzeug gefertigt wird als ein Holzdekor oder eine Variante aus Aluminium. In dem Fall wäre eine Vielzahl von Werkzeugen für Links- und Rechtslenker mit unterschiedlichen Anforderungen zu entwickeln, zu vergeben und instand zu halten. Für diese Vielzahl von Werkzeugen ist mit einer hohen Kapitalbindung zu rechnen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugersatzteils bereit zu stellen, das eine flexible und dezentrale Fertigung ermöglich, dabei die benötigte Werkzeuganzahl verringert und darüber hinaus geeignet ist, Ersatzteile für Aftersales und Vorgängermodelle herzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugersatzteils für ein erstes Fahrzeugbauteil eines Verbindungssystems vorgeschlagen, welches über eine lösbare Clipverbindung an einem zweiten Fahrzeugbauteil befestigt wird. Das erste Fahrzeugbauteil weist ein männliches Fixierelement, das zweite Fahrzeugbauteil ein weibliches Fixierelement auf. Zur Verbindung des ersten Fahrzeugbauteils mit dem zweiten Fahrzeugbauteil ist das männliche Fixierelement in das weibliche Fixierelement eingesteckt und verrastet. Das Herstellungsverfahren des Fahrzeugersatzteils umfasst die folgenden Schritte:

1) Bereitstellen eines Rohteils, das zur Herstellung des Fahrzeugersatzteils dimensioniert ist,
2) Umformen des Rohteils entsprechend der Geometrie des ersten Fahrzeugbauteils,
3) Bereitstellen männlicher Fixierelemente,
4) Fügen der männlichen Fixierelemente an das umgeformte Rohteil.

Grundgedanke der Erfindung ist es, die gesamte Karosseriestruktur so auszulegen, dass ein leichtes Anclipsen von Fahrzeugersatzteilen ohne Nutzung von zusätzlichen Befestigungselementen ermöglicht wird. Bei Nutzung dieser Befestigungsmethode ist es möglich, umgeformte statt urgeformte Dekore einzusetzen und auf der Innenseite des Fahrzeugersatzteils ein männliches Befestigungselement zu fixieren. Auf diese Weise reduzieren sich Entwicklungskosten und Entwicklungszeiten für die benötigten Werkzeuge, da nur simple Umformwerkzeuge statt komplexe Urformwerkzeuge eingesetzt werden können. Dies führt zu einer besseren Amortisation der eingesetzten Werkzeuge bei geringeren Investitionskosten. Die Werkzeuge können bei der Überarbeitung eines Fahrzeugmodells sowie dem Lebenszyklus-Management weiter genutzt werden. Eine dezentrale Fertigung der Dekore ist realisierbar, da die Grundinvestition reduziert wird. Folglich kann der Anteil der lokal hergestellten Bauteilen gesteigert werden. Anschließend an das Ende der Serienproduktion müssen weniger Werkzeuge eingelagert und instandgehalten werden. Nachproduktionen im Umformen sind einfacher umzusetzen, da beispielsweise ein Einfahren der Fertigungslinie entfällt. Dadurch werden wiederum die Kosten für AfterSales und Vorgängermodelle deutlich reduziert. Darüber hinaus wird mittels des Verbindungssystems die Demontage von Anbauteilen im Servicefall, als auch für den Kunden vereinfacht. Das Recycling des ursprünglichen ersten Fahrzeugbauteils gestaltet sich dadurch einfacher und aufgrund einer geringeren Teileanzahl für die Befestigung, da keine separaten Subträger verwendet werden müssen, resultieren Gewichtsvorteile.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass das Umformen des Rohteils in Schritt 2), d.h. dem Umformen des Rohteils entsprechend der Geometrie des ersten Fahrzeugbauteils, mittels an die Geometrie des entsprechenden ersten Fahrzeugbauteils spezifisch angepassten Umformwerkzeugen durchgeführt wird. Dabei ist günstig, dass mittels der Umformwerkzeuge Fahrzeugersatzteile hergestellt werden können, die dem ersten Fahrzeugbauteil in dessen geometrischen Ausgestaltung gleichen. Auf diese Weise wird ein optimales Fahrzeugersatzteil hergestellt, das sich an dem entsprechen zweiten Fahrzeugbauteil fixieren lässt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens ist das Fügeverfahren der männlichen Fixierelemente in Schritt 4), d.h. dem Fügen der männlichen Fixierelemente an das umgeformte Rohteil, Schweißen oder Kleben. Diese beiden Fügeverfahren sind besonders gut zur Fixierung des männlichen Fixierelements geeignet. Beim Kleben werden die Fügeteile beispielsweise keinen hohen Temperaturen ausgesetzt und es können die unterschiedlichsten Werkstoffe eingesetzt werden. Ferner ermöglicht es eine großflächige Verbindung dünner Teile und ist sehr kostengünstig. Das Schweißen bietet stabile, belastbare Verbindungen, ist stoffschlüssig und somit nicht lösbar. Außerdem ist eine Schweißverbindung relativ einfach herzustellen, eine preiswerte Verbindung und in nahezu jeder Position und Umgebung umsetzbar. Unter gewissen Bedingungen sind Schweißverbindungen unterschiedlicher Materialien möglich.
In einem Ausführungsbeispiel des Herstellungsverfahrens ist vorgesehen, dass die Fügepositionen der männlichen Fixierelemente an dem umgeformten Rohteil in Schritt 4), d.h. dem Fügen der männlichen Fixierelemente an das umgeformte Rohteil, den Positionen der männlichen Fixierelemente des ersten Fahrzeugbauteils entsprechen. Vorteilhaft daran ist, dass das Fahrzeugersatzteil an der gleichen Position an dem Fahrzeug fixiert werden kann, an der das erste Fahrzeugbauteil angebracht war.
Ferner ist eine Ausführung günstig, bei der das männliche Fixierelement aus einem Kugelelement besteht und das Kugelelement eine oder mehrere Kugeln umfasst. Günstig und substanziell ist dabei die runde Form der Kugeln, denn diese Form bewirkt, dass keine Ausrichtung bei Bereitstellung der männlichen Fixierelemente in Schritt 3), d.h. dem Bereitstellen männlicher Fixierelemente, während der Fertigung bzw. dem Fügen nötig ist.
Überdies ist es vorteilhaft das weibliche Fixierelement als Loch oder ein Langloch auszubilden. Ein Fahrzeug bzw. ein Motorrad weist die Löcher an den entsprechenden zweiten Fahrzeugbauteilen als Aufnahmeelemente auf. Dies ermöglicht der Clipverbindung als ein standardisiertes Verbindungselement für sämtliche Fahrzeuge bzw. Motorräder eingesetzt zu werden.
In einer weiteren vorteilhaften Variante ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das bereitgestellte Rohteil aus Holzlaminat besteht. Spezielle Materialien wie das Holzlaminat, Kunststoff, Metallblech sowie Verbindungen dieser Materialen können beim Umformen im Vergleich zum Urformen verarbeitet werden. Auf diese Weise ist eine Konzipierung zur Individualisierung vor Ort genau nach Kundenwünschen realisierbar, ohne eine entsprechende Bestellung vorauszusetzen.
In einer Weiterbildung des vorliegenden Herstellungsverfahrens ist ferner vorgesehen, dass das Bereitstellen bzw. Fügen der männlichen Fixierelemente in Schritt 3) bzw. 4) automatisiert mittels wenigstens eines Roboterarms erfolgt. Der Roboterarm liefert eine geeignete Lösung, die entsprechenden männlichen Fixierelemente automatisiert zu deren Fügeposition zu fördern. Ferner sind Roboterarme in der Lage, den Verfahrensschritt des Fügens umzusetzen. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um Schweißen oder Kleben handelt.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren des Fahrzeugersatzteils sieht in einer Ausführungsvariante vor, dass das Verhältnis der Größe des Lochs bzw. Langlochs des weiblichen Fixierelements zu dem Umfang des Kugelelements mittels einer Anpassung des Umfangs des Kugelelements verändert werden kann.
Auf diese Weise erhält die Kugel weitere Funktionen. Beispielsweise kann die Verkleidung bei einem Unfall ausclipsen und die Clipverbindung bildet somit eine Sollbruchstelle, ohne dass das Dekor oder das Verkleidungsteil kaputt geht. Darüber hinaus ermöglicht dies einen Toleranzausgleich. Ferner ergeben sich klar definierte Einpresskräfte bzw. die Montage- und Demontagekraft ist dadurch einstellbar.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugersatzteils,
2 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Fahrzeugbauteils.
In 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugersatzteils 10 für ein nicht gezeigtes erstes Fahrzeugbauteil dargestellt. In diesem Fall handelt es sich bei dem ersten Fahrzeugbauteil und dem Fahrzeugersatzteil 10 um eine Zierblende für eine Instrumententafel. Die Geometrie dieses Fahrzeugersatzteils 10 entspricht der Geometrie des ersten Fahrzeugbauteils. Ferner befinden sich die männlichen Fixierelemente 4 an den gleichen Positionen der männlichen Fixierelemente des ersten Fahrzeugbauteils. Das Fahrzeugersatzteil 10 in 1 weist insgesamt acht dieser männlichen Fixierelemente 4 auf, die an dem Fahrzeugersatzteil 10 angeschweißt oder angeklebt sind. Außerdem sind die männlichen Fixierelemente 4 als ein Kugelelement 8 mit einer Kugel 9 ausgebildet. Zur Herstellung einer lösbaren Clipverbindung können diese Kugeln 9 der Kugelelemente 8 in ein entsprechend dafür vorgesehenes weibliches Fixierelement 5, das in 2 dargestellt ist, eingesteckt werden. Ferner sind an dem Fahrzeugersatzteil 10 Fügepositionen 12 für das Kugelelement 8 vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel der 1 als ein quadratischer Vorsprung ausgebildet sind. Auf diese Vorsprünge können während dem Verfahrensschritt 4), d.h. dem Fügen der männlichen Fixierelemente 4 an das umgeformte Rohteil 6, mittels beispielsweise eines Roboterarms, der in 1 nicht dargestellt ist, die männlichen Fixierelement 4 an die Fügeposition 12 geklebt oder geschweißt werden. Der quadratische Vorsprung, der die Fügeposition 12 ausbildet, steht von der Oberfläche des Fahrzeugersatzteils 10 hervor. Die Fügeposition 12 ist so ausgelegt,
dass das Kugelelement 8 in das entsprechende weibliche Fixierelement 5 eingeclipst bzw. verrastet werden kann, ohne dass das entsprechende Gegenstück des weiblichen Fixierelements 5 an der Oberfläche des Fahrzeugersatzteils 10 beim Herstellen der Clipverbindung anstößt und somit die Verbindung nicht gebildet werden kann. Die Fügeposition 12 ist dabei geometrisch derart ausgebildet, dass diese im Schritt 2), dem Umformen des Rohteils 6 entsprechend der Geometrie des ersten Fahrzeugbauteils 1, mittels des spezifisch angepassten Umformwerkzeugs erzeugt wird.

2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zweiten Fahrzeugbauteils 5, das über die weiblichen Fixierelemente 5 verfügt. Entsprechend den männlichen Fixierelementen 4 des Fahrzeugersatzteils 10 aus 1 weist das zweite Fahrzeugbauteil acht weibliche Fixierelemente 5 auf. Vier dieser weiblichen Fixierelemente 5 sind als runde Löcher, die anderen vier als sich zuspitzende Langlöcher ausgebildet. Die mittels des Umformens und Fügens hergestellten männlichen Fixierelemente 4 aus 1 können mit deren Kugelelement 8 in diese Löcher bzw. Langlöcher eingesetzt werden. Die weiblichen Fixierelemente 5 sind in ihrem Ausmaß entsprechend der Kugelelemente 8 ausgebildet. In die vier weiblichen Fixierelemente 5, die als Langloch ausgebildet sind, können die entsprechenden Kugelelemente 8 eingeschoben und verrastet werde werden und in die vier als Loch ausgebildeten weiblichen Fixierelemente 5 können die entsprechenden vier Kugelelemente 8 eingeclipst werden. Auf diese Weise ist das Fahrzeugersatzteil 10 in einem montierten Zustand an dem zweiten Fahrzeugbauteil 2 und somit auch an einem Fahrzeug befestigt.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugersatzteils (10) für ein erstes Fahrzeugbauteil (1) eines Verbindungssystems, welches über eine lösbare Clipverbindung (3) an einem zweiten Fahrzeugbauteil (2) befestigt wird, wobei das erste Fahrzeugbauteil (1) ein männliches Fixierelement (4) und das zweite Fahrzeugbauteil (2) ein weibliches Fixierelement (5) aufweist und das männliche Fixierelement (4) zur Verbindung des ersten Fahrzeugbauteils (1) mit dem zweiten Fahrzeugbauteil (2) in das weibliche Fixierelement (5) eingesteckt und verrastet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellungsverfahren des Fahrzeugersatzteils (10) die folgenden Schritte umfasst: 1) Bereitstellen eines Rohteils (6), das zur Herstellung des Fahrzeugersatzteils (10) dimensioniert ist, 2) Umformen des Rohteils (6) entsprechend der Geometrie des ersten Fahrzeugbauteils (1), 3) Bereitstellen männlicher Fixierelemente (4), 4) Fügen der männlichen Fixierelemente (4) an das umgeformte Rohteil (6).
Herstellungsverfahren des Fahrzeugersatzteils (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen des Rohteils (6) in Schritt 2) mittels an die Geometrie des entsprechenden ersten Fahrzeugbauteils (1) spezifisch angepassten Umformwerkzeugen (7) durchgeführt wird.
Herstellungsverfahren des Fahrzeugersatzteils (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeverfahren der männlichen Fixierelemente (4) in Schritt 4) Schweißen oder Kleben ist.
Herstellungsverfahren des Fahrzeugersatzteils (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügepositionen der männlichen Fixierelemente (4) an dem umgeformten Rohteil (6) in Schritt 4) den Positionen der männlichen Fixierelemente (4) des ersten Fahrzeugbauteils (1) entsprechen.
Herstellungsverfahren des Fahrzeugersatzteils (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das männliche Fixierelement (4) aus einem Kugelelement (8) besteht, wobei das Kugelelement (8) eine oder mehrere Kugeln (9) umfasst.
Herstellungsverfahren des Fahrzeugersatzteils (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das bereitgestellte Rohteil (6) aus Holzlaminat besteht.
Herstellungsverfahren des Fahrzeugersatzteils (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen bzw. Fügen der männlichen Fixierelemente (4) in Schritt 3) bzw. 4) automatisiert mittels eines Roboterarms (11) erfolgt.
Herstellungsverfahren des Fahrzeugersatzteils (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das weibliche Fixierelement (5) ein Loch oder ein Langloch ist.
Herstellungsverfahren des Fahrzeugersatzteils (10) gemäß den Ansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Größe des Lochs bzw. Langlochs des weiblichen Fixierelements (4) zu dem Umfang des Kugelelements (8) mittels einer Anpassung des Umfangs des Kugelelements (8) anpassbar ist.