DE102019126232A1

DE102019126232A1 - Herstellen eines stromführenden fahrzeugbauteils

Info

Publication number: DE102019126232A1
Application number: DE102019126232.1A
Authority: DE
Inventors: Franz Hubauer
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2021-04-01
Also published as: CN112571717B; CN112571717A

Abstract

Ein Verfahren dient zum Herstellen eines stromführenden Fahrzeugbauteils (B1), bei dem ein Trägerelement (1), an dem mindestens ein elektrisch kontaktierbares Funktionselement (1b) angebracht ist, in ein Formwerkzeug (W1) eingelegt wird und zumindest eine erste Fläche des eingelegten Trägerelements (1) mit einem Anformmaterial (S) unlösbar verbunden wird, wobei das Trägerelement (1) derart in das Formwerkzeug (W1; W2) eingelegt wird, dass ein an dem Trägerelement (1) vorhandenes Anschlussmittel (2) zur elektrischen Kontaktierung des mindestens einen Funktionselements (1b) für das Anformmaterial (S) verdeckt wird. Ein Fahrzeugbauteil (B1) weist ein Trägerelement (1) auf, an dem mindestens ein elektrisch kontaktierbares Funktionselement (1b) angebracht ist und das mit einem Anformmaterial (3, S) unlösbar verbunden ist, wobei das Fahrzeugbauteil (B1) mittels des Verfahrens hergestellt worden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines stromführenden Fahrzeugbauteils, bei dem ein Trägerelement, an dem mindestens ein elektrisch kontaktierbares Funktionselement angebracht ist, in ein eingelegt wird. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein so hergestelltes Fahrzeugbauteil. Das Fahrzeugbauteil ist insbesondere ein funktionales Interieurbauteil.
Stand der Technik
Funktionalisierte Fahrzeugbauteile, die z.B. eine Leucht-, Heiz- oder Touchfunktion aufweisen können, werden häufig mittels Hinterspritzens oder Hinterpressens eines funktionalisierten Trägerelements (z.B. einer mit mindestens einem Funktionselement belegten Folie, Gewebe, Vlies, Netz, usw.) hergestellt. Zur Nutzung der zugehörigen Funktion(en) muss in das hinterspritzte oder hinterpresste Trägerelement Betriebsstrom eingeleitet und/oder elektrische Signale ausgeführt werden. Der zugehörige Strom wird über direkt angebrachte Kontaktfahnen mit Kabel und Stecker übertragen. Diese Kontaktfahnen werden bei der Herstellung typischerweise zum Hinterspritzen und Hinterpressen mit bereits angelötetem Kabel aufwendig durch eine Werkzeugtrennung aus dem Werkzeug nach Außen geleitet werden.
Hierbei besteht ein Risiko einer Überspritzung oder Abquetschung der Kontaktfahne im Bereich der Ausleitung aufgrund der erforderlichen Abdichtung. Da sich die Kabel und Stecker bereits an dem funktionalisiertem Trägerelement befinden, ist die Handhabung aufwändig. Da ferner an dem funktionalisierten Trägerelement angelötete Kontaktstecker (Kontaktpins) umspritzt werden, besteht ein Risiko ihrer Überspritzung, Beschädigung und Abzeichnung
Beschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu vermeiden und insbesondere unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine verbesserte Möglichkeit zur Bereitstellung einer elektrischen Kontaktierung von funktionalisierte Trägerbauteilen bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Herstellen eines stromführenden Fahrzeugbauteils, wobei

(a) ein Trägerelement, an dem mindestens ein elektrisch kontaktierbares Funktionselement angebracht ist, in ein Formwerkzeug eingelegt wird und
(b) zumindest eine erste Fläche des eingelegten Trägerelements mit einem Anformmaterial unlösbar verbunden wird,

Ein solches Verfahren ergibt den Vorteil, dass die Anschlussmittel nicht durch das Formwerkzeug nach Außen geführt werden, wodurch das Risiko einer Abquetschung usw. ausgeschlossen wird. Zudem ist der Handhabungsaufwand geringer, da nur ein richtiges Einlegen und ggf. einfaches Vorbereiten des Trägerelements benötigt wird. Stecker brauchen nicht mehr berücksichtigt zu werden, so dass auch deren aufwändige Handhabung entfällt.
Das stromführende Fahrzeugbauteil kann beispielsweise eine Leucht-, Heiz- und/oder Touchfunktion (Nutzung als berührungsempfindliches Bedienteil) aufweisen. Das elektrisch kontaktierbare Funktionselement kann mindestens eine Lichtquelle (z.B. mindestens eine LED oder mindestens eine OLED und ggf. eine damit aufgebaute Anzeige, z.B. einen Bildschirm), mindestens einen Widerstandsheizleiter, mindestens einen berührungsempfindlichen Lagenverbund („Touchfolie“), usw. aufweisen.
Dass das, insbesondere steckerlose, Anschlussmittel zum elektrischen Kontaktieren des mindestens einen Funktionselements eingerichtet ist, umfasst insbesondere, dass es mit dem Funktionselements elektrisch verbunden ist und/oder einen entsprechend geformten Teil oder Teilbereich des Funktionselement bildet.
Unter einem „Anformmaterial“ wird insbesondere Material verstanden, dass nach dem Einlegen des Trägerelements in das Formwerkzeug eingebracht wird und sich dann mit dem Trägerelement unlösbar verbindet. Das Anformmaterial wird im Formwerkzeug bevorzugt in eine definierte Form urgeformt oder umgeformt. Das Anformmaterial kann beispielsweise als Schmelze, Vlies usw. in das Formwerkzeug eingebracht werden.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Trägerelement ein mechanisch flexibles Bauteil ist. Es kann Basismaterial in Form von Folie, Gewebe, Vlies, Netz usw. aufweisen, an dem das mindestens eine elektrisch kontaktierbare Funktionselement angebracht ist, insbesondere unlösbar integriert ist. Unter „unlösbar“ wird insbesondere verstanden, dass zwei Teile nicht dazu eingerichtet sind, voneinander gelöst zu werden, und eine Trennung zur Zerstörung zumindest eines der beiden Teile führt.
Das Formwerkzeug ist dazu vorgesehen und eingerichtet, das Anformmaterial mit den in dem Formwerkzeug zumindest an der ersten Fläche des Trägerelements zu verbinden.
Vorliegend deckt das Trägerelement selbst das Anschlussmittel gegen das Anformmaterial ab. Das Anschlussmittel befindet sich in dem Formwerkzeug zwischen dem Trägerelement und einem davon überdeckten Wandbereich des Formwerkzeugs. Insbesondere, wenn das Anschlussmittel steckerlos ist, wird der Vorteil erreicht, dass das Anschlussmittel so flach wählbar ist, dass es das eingelegte Trägerelement nicht anhebt und daher auch erreicht wird, dass kein Anformmaterial ungewollt in einen Spalt zwischen dem Trägerelement und dem davon überdeckten Wandbereich des Formwerkzeugs eindringen kann.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Anschlussmittel flach ist, wodurch besonders zuverlässig verhindert werden kann, dass sich ein Spalt zwischen dem Trägerelement und dem davon überdeckten Wandbereich des Formwerkzeugs bildet. Dazu ist es besonders vorteilhaft, wenn das Anschlussmittel eine Dicke von nicht mehr als 1 mm aufweist, insbesondere von nicht mehr als 0,5 mm.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Anschlussmittel an einem Randbereich des Trägerelements angeordnet ist.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Anschlussmittel während des Schrittes (a) auf einer der ersten Fläche gegenüberliegenden zweiten Fläche des Trägerelements angeordnet wird, so dass das Anschlussmittel zwischen dem Trägerelement und einer Wandung des Formwerkzeugs für das Anformmateril verdeckt wird. Dies erfolgt besonders bevorzugt durch ein Umschlagen des Anschlussmittels. Das Anschlussmittel ist bevorzugt an der zweiten Fläche des Trägerelements befestigt, so dass das Anschlussmittel möglichst vollständig von dem Trägerelement verdeckt wird.
Um Sicherzustellen, dass das Anschlussmittel eine ausreichende Flexibilität aufweist ist es bevorzugt, dass das Anschlussmittel eine Kontaktfahne umfasst, die mit dem Trägerelement, insbesondere form- und/oder stoffschlüssig verbunden ist. Weiterhin ist die Kontaktfahre bevorzugt leitend ausgebildet, wobei die Kontaktfahne elektrisch mit dem Funktionselement in Verbindung steht. Die Kontaktfahne ist insbesondere mechanisch flexibel. Nach der Verbindung mit dem Anformmaterial kann das Fahrzeugbauteil aus dem Formwerkzeug entnommen werden, die Kontaktfahne dann wieder aufgebogen und z.B. mit einem Stecker verbunden, beispielsweise aufgelötet, werden. Die Kontaktfahne ist frei von dem Anformmaterial.
Die Kontaktfahne kann, zumindest teilweise aus einem gewebten oder ungewebten, insbesondere Vlies, Textil bestehen, wobei in das Textil elektrisch leitende Bahnen integriert sein können.
Es ist eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass das Anschlussmittel mindestens eine, insbesondere an dem Trägerelement, freiliegende Kontaktfläche aufweist und das Trägerelement während des Schrittes (a) zumindest im Bereich der mindestens einen Kontaktfläche auf dem Anschlussmittel in einer Wandung des Formwerkzeugs eingelegt wird. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Handhabung des Trägerelements besonders einfach wird. Zudem wird so besonders zuverlässig vermieden, dass sich ein Spalt zwischen dem Trägerelement und dem davon überdeckten Wandbereich des Formwerkzeugs bildet. Die mindestens eine Kontaktfläche kann in einer Weiterbildung zusammen mit dem Funktionselement auf ein Basismaterial des Trägerelements aufgebracht werden, z.B. durch Aufdrucken, Galvanisieren, usw.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Anformmaterial an einer der freiliegenden Kontaktfläche abgewandten Oberfläche als Steckerführung geformt wird. Dadurch kann der die mindestens eine Kontaktfläche aufweisende Randbereich des Fahrzeugbauteile direkt bzw. ohne weitere Vorbereitung als Stecker einer Steckverbindung verwendet werden, auf welchem z.B. eine passende Buchse aufsetzbar ist.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Anformmaterial zur Formung als Steckerführung mit ein oder mehreren Führungselementen wie Rippen, Rastnasen, Nuten usw. versehen wird.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Trägerelement in dem Formwerkzeug spritzvergossen wird. Das Anformmaterial entspricht dann Spritzgussmaterial (insbesondere Kunststoff) und das Formwerkzeug einem Spritzgusswerkzeug.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Trägerelement in dem Formwerkzeug hinterpresst wird. Das Anformmaterial entspricht dann Hinterpressmaterial (z.B. ein Pressvlies) und das Formwerkzeug einem Hinterpresswerkzeug.
Jedoch kann das Anformmaterial auch noch anders an das Trägerelement angebracht werden, zum Beispiel durch Hinterschäumen.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Fahrzeugbauteil, aufweisend ein Trägerelement, an dem mindestens ein elektrisch kontaktierbares Funktionselement angebracht ist und das mit einem Anformmaterial unlösbar verbunden ist, wobei das Fahrzeugbauteil mittels eines Verfahrens wie oben beschrieben hergestellt worden ist. Das Fahrzeugbauteil kann analog zu dem Verfahren ausgebildet sein und ergibt die gleichen Vorteile.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Fahrzeugbauteil ein funktionales oder funktionalisiertes Interieurbauteil ist. Es ist eine Weiterbildung, dass das Fahrzeugbauteil ein funktionales Dekorteil ist. Das Fahrzeugbauteil kann beispielsweise in einer Türverkleidung, in einem Instrumententafel-Oberteil, einer Mittelkonsole, einer Seitenverkleidung, usw. verbaut sein oder ein solches Fahrzeugbauteil sein.
Figurenliste
Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:

1 als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein in ein Formwerkzeug eingelegtes Trägerelement, an dem eine Kontaktfahne angebracht ist;
2 als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein aus dem Trägerelement nach 1 hergestelltes Fahrzeugbauteil;
3 als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein in ein Formwerkzeug eingelegtes Trägerelement, das freiliegende Kontaktflächen aufweist; und
4 als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein aus dem Trägerelement nach 3 hergestelltes Fahrzeugbauteil, an dem ein Steckverbindungselement angebracht ist.

1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein in eines erfindungsgemäßen Formwerkzeuges W1, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Spritzgusswerkzeug W1 ausgebildet ist. In das Spritzgusswerkzeug W1 ist ein Trägerelement 1 eingelegt, an dem eine Kontaktfahne 2 angebracht ist. Das Trägerelement 1 besteht aus einer dünnen Kunststofffolie 1a, an der z.B. eine Heizleiterbahn 1b aufgedruckt worden ist. Die beiden Enden der Heizleiterbahn 1b sind mit jeweiligen Drähten der Kontaktfahne 2 verbunden. Die Kontaktfahne 2 ist biegbar, und zwar insbesondere so, dass sie wie gezeigt unter diejenige Flachseite des Trägerelements 1, an der sie befestigt ist, umgeschlagen werden kann. Mit der Kontaktfahne 2 so umgeschlagen wird das Trägerelement 1 derart in das Spritzgusswerkzeug W1 eingelegt, dass die Kontaktfahne 2 verdeckt oder überdeckt wird und sich insbesondere vollständig zwischen dem Trägerelement 1 und einer Wandung des Spritzgusswerkzeugs W1 befindet. Das Trägerelement 1 liegt insbesondere - anders als dargestellt - an einer Wandung wie einem Boden des Spritzgusswerkzeugs W1 spaltfrei auf.
Wird nun Spritzgussmaterial S in das Werkzeug eingelassen, bleibt die aufliegende Seite des Trägerelements 1 mit der Kontaktfahne 2 frei davon. Vielmehr wird die der Wandung des Spritzgusswerkzeugs W1 abgewandte Flachseite des Trägerelements 1 mit dem Spritzgussmaterial S verbunden.
Wie in 2 gezeigt, weist das so spritzgegossene Fahrzeugbauteil B1 nach dem Entnehmen aus dem Spritzgusswerkzeugs W1 das Trägerelement 1 mit der frei gebliebenen Kontaktfahne 2 sowie auf der anderen Seite eine Lage 3 aus ausgehärteten Spritzgussmaterial S auf. Die Kontaktfahne 2 kann nun wieder aufgebogen werden und an ihrem freien Ende z.B. mit einem Stecker (o. Abb.) verbunden werden.
Das Spritzgussverfahren kann mit beliebigen Arten eines Spritzgießens durchgeführt werden, also z.B. auch mittels Nadelverschlusses.
3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eines Formwerkzeuges W2 in einer zweiten Ausführungsform in Form eines Spritzgusswerkzeuges. In das Spritzgusswerkzeug W2 ist ein Trägerelement 4 eingelegt, das an seiner Unterseite oberflächliche oder freiliegende Kontaktflächen 5 aufweist. Auch das Trägerelement 4 kann z.B. aus einer dünnen Kunststofffolie 1a bestehen, an der z.B. eine Heizleiterbahn 1b aufgedruckt worden ist. Dann können die beiden Enden der Heizleiterbahn 1b mit jeweiligen Kontaktflächen 5 verbunden sein oder als Kontaktflächen 5 ausgebildet sein. Das Trägerelement 4 ist mit seiner die Kontaktflächen 5 aufweisenden Unterseite hier an einer bodenseitigen Wandung des Spritzgusswerkzeugs W2 aufgelegt, so dass es die Kontaktflächen 5 abdeckt und damit auch gegenüber dem Spritzgussmaterial S verdeckt.
4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein aus dem Trägerelement nach 3 hergestelltes Fahrzeugbauteil B2, an dem ein Steckverbindungselement in Form eines Steckers oder, wie gezeigt, einer Buchse A durch seitliches Aufstecken angebracht ist. Elektrische Kontakte K der Buchse A kontaktieren dabei entsprechende Kontaktflächen 5.
Um einen besonders sicheren Sitz der Buchse A an dem Fahrzeugbauteil B2 zu ermöglichen, ist das Fahrzeugbauteil B2 an der den Kontaktflächen 5 abgewandten Oberfläche als Steckerführung 6 geformt, z.B. durch Vorsehen von als Steckerführungen dienenden Vorsprüngen und/oder Rücksprüngen wie Rippen, Rastnasen, Nuten usw. Besonders vorteilhaft ist es, wenn aus der Steckverbindungstechnik bekannte Verrast- und Dichtlösungen am der Steckverbindung zwischen dem Fahrzeugbauteil B2 und der Buchse A umgesetzt sind.
Die durch die beschriebenen Ausführungsbeispiele hergestellten Fahrzeugbauteile können analog durch Hinterpressen, Hinterschäumen usw. hergestellt werden.
Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Bezugszeichenliste

1: Trägerelement
1a: Kunststofffolie
1b: Heizleiterbahn
2: Kontaktfahne
3: Lage
4: Trägerelement
5: Kontaktfläche
6: Steckerführung
A: Buchse
B1: Fahrzeugbauteil
B2: Fahrzeugbauteil
K: Elektrische Kontakte der Buchse
S: Spritzgussmaterial
W1: Formwerkzeug
W2: Formwerkzeug

Claims

Verfahren zum Herstellen eines stromführenden Fahrzeugbauteils (B1; B2), bei dem (a) ein Trägerelement (1; 4), an dem mindestens ein elektrisch kontaktierbares Funktionselement (1b) angebracht ist, in ein Formwerkzeug (W1; W2) eingelegt wird und (b) zumindest eine erste Fläche des eingelegten Trägerelements (1; 4) mit einem Anformmaterial (S) unlösbar verbunden wird, wobei während des Schrittes (a) das Trägerelement (1; 4) derart in das Formwerkzeug (W1; W2) eingelegt wird, dass ein an dem Trägerelement (1; 4) vorhandenes Anschlussmittel (2; 5) zur elektrischen Kontaktierung des mindestens einen Funktionselements (1b) für das Anformmaterial (S) verdeckt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Anschlussmittel (2, 5) während des Schrittes (a) auf einer der ersten Fläche gegenüberliegende zweite Fläche des Trägerelements (1), insbesondere durch umschlagen, angeordnet wird, so dass das Anschlussmittel (2, 5) zwischen dem Trägerelement (1) und einer Wandung des Formwerkzeugs (W1) für das Anformmaterial (S) verdeckt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Anschlussmittel (2, 5) eine an dem Trägerelement (1) angebrachte, mit mindestens einem Funktionselement (1b) elektrisch verbundene Kontaktfahne (2) umfasst.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Kontaktfahne (2) zumindest teilweise aus einem Textil ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Anschlussmittel (2; 5) zumindest eine freiliegende Kontaktfläche (5) aufweist und das Trägerelement (4) während des Schrittes (a) zumindest im Bereich der mindestens einen Kontaktfläche (5) auf dem Anschlussmittel in einer Wandung des Formwerkzeugs (W2) eingelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Anformmaterial (S) an einer der freiliegenden Kontaktfläche (5) abgewandten Oberfläche als Steckerführung (6) geformt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Anformmaterial (S) durch Spritzgießen in das Formwerkzeug (W1; W2) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Anformmaterial (S) durch Hinterpressen in das Formwerkzeug (W1; W2) eingebracht wird.
Fahrzeugbauteil (B1; B2), aufweisend ein Trägerelement (1; 4), an dem mindestens ein elektrisch kontaktierbares Funktionselement (1b) angebracht ist und das mit einem Anformmaterial (3, S) unlösbar verbunden ist, wobei das Fahrzeugbauteil (B1; B2) mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt worden ist.
Fahrzeugbauteil (B1; B2) nach Anspruch 7, wobei das Fahrzeugbauteil (B1; B2) ein funktionales Interieurbauteil ist.