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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines Anbauelements mit einem korrespondierenden Bauelement eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Im Serienfahrzeugbau insbesondere von Personenkraftwagen sind üblicherweise solche Verfahren zum Verbinden eines Anbauelements mit einem korrespondierenden Bauelement des Personenkraftwagens vorgesehen, bei welchen das Anbauelement mittels zumindest eines in einer korrespondierenden Befestigungsausnehmung des Anbauteils aufgenommenen Befestigungselements mit dem Bauelement verbunden wird. Hierbei ist das Befestigungselement beispielsweise ein Bolzen, welcher an der Rohbaukarosserie des Personenkraftwagens befestigt, insbesondere angeschweißt, ist. Um das Anbauelement an der Rohbaukarosserie zu befestigen, wird die Befestigungsausnehmung auf den Bolzen aufgefädelt. Dieser Montagevorgang ist schwierig und somit zeitaufwändig.
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Aus der
WO 2004/026673 A2 ist außerdem bereits ein Verfahren bekannt, das zur Vorbereitung der Montage eines Anbauelements an einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Hierzu werden die Karosserie und das Anbauelement miteinander verklebt, verschraubt oder anderweitig verbunden, wodurch Montagetoleranzen entstehen können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches eine einfache und genaue Montage eines Anbauelements an einem korrespondierenden Bauelement eines Kraftwagens ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, welches eine besonders einfache Montage des Anbauelements am Bauelement ermöglicht, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Anbauelement zusammen mit dem in der Befestigungsausnehmung angeordneten Befestigungselement am Bauelement angeordnet und mit dem Bauelement verbunden wird, indem das Befestigungselement mit dem Bauelement verklebt wird. Im Rahmen des Verfahrens wird somit ein Zusammenbau umfassend das Anbauelement und das Befestigungselement gebildet, welcher relativ zu dem Bauelement bewegt und am Bauelement befestigt wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es somit nicht vorgesehen und nicht erforderlich, am Bauelement für das zu befestigende Anbauelement Befestigungselemente anzuordnen.
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Das Verfahren eignet sich dabei besonders gut für flexible, insbesondere biegeschlaffe Bauteile, deren genaue Lage am Bauelement nicht unbedingt hochpräzise eingestellt werden muss. Bei derartigen Anbauelementen handelt es sich beispielsweise um Dämmmatten, Kabelhalter etc. Hier kann eine Absolut-Positioniergenauigkeit von einigen Millimetern genügen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. 1a bis 2b dienen dabei zur Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung.
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Die Zeichnungen zeigen in:
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1a jeweils ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht durch ein Bauelement und ein am Bauelement zu montierendes Anbauteil eines Kraftwagens, gezeigt zu einem Zeitpunkt vor der Befestigung des Anbauteils am Bauelement, wobei das Anbauteil mittels am Bauelement befestigter Bolzen am Bauelement befestigt wird;
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1b jeweils ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht durch das Bauelement und das Anbauteil, gezeigt zu einem weiteren Zeitpunkt vor der Befestigung des Anbauteils am Bauelement;
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2a jeweils ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht durch das Bauelement und das Anbauteil, gezeigt zu einem Zeitpunkt zeitlich vor der Befestigung des Anbauteils am Bauelement, wobei die Bolzen gegenüber 1a und 1b auf andere Weise ausgerichtet sind;
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2b jeweils ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht durch das Bauelement und das Anbauteil gemäß 2a, gezeigt in einem Zustand, in dem das Anbauteil am Bauelement befestigt ist;
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3a jeweils ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht durch das Bauelement und das Anbauteil, gezeigt zu einem Zeitpunkt zeitlich vor der Befestigung des Anbauteils am Bauelement, wobei das Anbauelement mittels am Anbauelement angeordneter Befestigungselemente am Bauelement befestigt wird; und
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3b jeweils ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht durch das Bauelement und das Anbauelement gemäß 3a und 3b, gezeigt in einem Zustand, in welchem das Anbauelement am Bauelement befestigt ist.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1a zeigt in einer jeweiligen Schnittansicht ein Bauelement in Form eines Rohbauteils 10 einer Karosserie eines Personenkraftwagens sowie ein Anbauelement in Form einer flexiblen, d. h. biegeschlaffen Seitenwanddämmmatte 12. Das Rohbauteil 10 ist beispielsweise eine Seitenwand des Rohbaus der Karosserie, wobei die Seitenwanddämmmatte 12 zur thermischen Isolation des Rohbauteils 10 verwendet wird. Das im Folgenden zum Rohbauteil 10, zum Rohbau der Karosserie und zur Seitenwanddämmmatte 12 Geschilderte kann ohne Weiteres auch auf andere Bauelemente und Anbauteile wie beispielsweise Motoren- und Getriebeteile etc. übertragen werden. Das Rohbauteil 10 kann aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Stahl, oder aus einem faserverstärkten Kunststoff (FVK) gebildet sein.
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Die Seitenwanddämmmatte 12 kann aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Stahl, oder aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet sein. 1a und 1b dienen zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Verbinden des Anbauelements (Seitenwanddämmmatte 12) mit dem Bauelement (Rohbauteil 10). Um Anbauteile an dem Rohbau und somit an der Karosserie zu befestigen, ist der Rohbau der Karosserie mit Befestigungselementen in Form von Bolzen 14 versehen. So auch zum Verbinden der Seitenwanddämmmatte 12 mit dem Rohbauteil 10. Dabei sind die Bolzen 14 an dem Rohbauteil 10 befestigt, indem sie beispielsweise mit dem Rohbauteil 10 verschweißt sind. In diesem Falle werden die Bolzen 14 üblicherweise auch als Schweißbolzen bezeichnet. Die Bolzen 14 können ein Außengewinde aufweisen und somit als Gewindebolzen ausgebildet sein. Die endgültige Festlegung der Seitenwanddämmmatte 12 an der Karosserie erfolgt dann mittels Muttern, welche jeweilige, mit den Außengewinden der Bolzen 14 korrespondierenden Innengewinde aufweisen, über die die Muttern auf die Bolzen 14 aufgeschraubt werden. Die Bolzen 14 stehen – wie aus 1a und 1b erkennbar ist – im Regelfall in unterschiedlichen Winkeln von dem Rohbauteil 10 ab.
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Zur Befestigung der Seitenwanddämmmatte 12 am Rohbauteil 10 sind an der Seitenwanddämmmatte 12 Befestigungsausnehmungen vorliegend in Form von Durchgangsöffnungen 16 vorgesehen. Wie aus einer Zusammenschau von 1a mit 1b erkennbar ist, sollen die Bolzen 14 im Rahmen der Montage der Seitenwanddämmmatte 12 am Rohbauteil 10 zumindest teilweise durch die Durchgangsöffnungen 16 hindurchgesteckt werden. Dazu wird die Seitenwanddämmmatte 12 in einer in 1a und 1b durch einen Richtungspfeil angedeuteten Fügerichtung relativ zum Rohbauteil 10 und den am Rohbauteil 10 befestigten Bolzen 14 bewegt. Da die Bolzen 14 jedoch nicht parallel zueinander ausgerichtet sind, kann die Seitenwanddämmmatte 12 nicht oder nur unter sehr hohem Aufwand kollisionsfrei auf die Bolzen 14 aufgefädelt werden, da die Durchgangsöffnungen 16 nicht mit jeweiligen Bolzenspitzen der Bolzen 14 fluchten. Die Montage wird auch dadurch erschwert, dass die Durchgangsöffnungen 16 relativ klein sind. Dies führt zu einer sehr zeitaufwändigen Montage, welche nur sehr aufwändig automatisierbar ist. Wie in 1b in Bereichen B veranschaulicht ist, kann es zu Kollisionen der Bolzen 14 mit der Seitenwanddämmmatte 12 kommen, welche das Auffädeln erschweren.
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Anhand von 2a und 2b ist ein gegenüber 1a und 1b alternatives Verfahren zum Verbinden der Seitenwanddämmmatte 12 mit dem Rohbauteil 10 veranschaulicht. Wie aus 2a und 2b erkennbar ist, werden die Bolzen 14 in zueinander paralleler Ausrichtung an den Rohbau bzw. an das Rohbauteil 10 angeschweißt bzw. an dem Rohbauteil 10 befestigt. Die Bolzen 14 verlaufen somit allesamt zumindest im Wesentlichen parallel zur Fügerichtung. Durch diese Ausrichtung fluchten die Durchgangsöffnungen 16 mit den Bolzen 14, und die Seitenwanddämmmatte 12 lässt sich gegenüber 1a und 1b einfacher auf die Bolzen 14 auffädeln und am Rohbauteil 10 befestigen.
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Jedoch ist die zueinander parallele Ausrichtung und Befestigung der Bolzen 14 am Rohbauteil 10 sehr aufwändig, da die Bolzen 14 nicht nur hochgenau parallel zueinander ausgerichtet, sondern auch hochgenau in definierten Abständen zueinander angeordnet werden müssen, da es sonst zu Kollisionen kommt. Dies bedeutet, dass auch Anbindungsbereiche der Bolzen 14 am Rohbauteil 10 aufwändig gestaltet und insbesondere parallel ausgerichtet werden müssen.
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Alternativ oder zusätzlich muss die Seitenwanddämmmatte 12 stark verformt und/oder gedreht werden, was ebenso aufwändig ist. Ferner verbleibt auch beim anhand von 2a und 2b veranschaulichten Verfahren die mühsame und gegebenenfalls manuelle Ausrichtung und Auffädelung der Seitenwanddämmmatte 12 auf die Bolzen 14.
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Anhand von 3a und 3b ist nun ein Verfahren veranschaulicht, welches eine besonders einfache Montage der Seitenwanddämmmatte 12 am Rohbauteil 10 ermöglicht. Diesem Verfahren liegt die Idee zugrunde, zur Befestigung der Seitenwanddämmmatte 12 am Rohbauteil 10 als Befestigungselemente Klebebolzen 18 zu verwenden, die im Gegensatz zu 1a bis 2b nicht im Zuge des Rohbaus an der Karosserie, sondern im Zuge der Montage bzw. einer Endmontage der Seitenwanddämmmatte 12 am Rohbauteil 10 zusammen mit der Seitenwanddämmmatte 12 an der Karosserie angeordnet und befestigt werden.
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Im Gegensatz zu den anhand von 1a bis 2b veranschaulichten Verfahren, werden nun am Rohbau für das zu befestigende Anbauelement keine Befestigungsbolzen angebracht. Vielmehr wird das Anbauelement in Form der Seitenwanddämmmatte 12 mit Befestigungselementen in Form von Klebebolzen 18 bestückt. Hierzu werden die Klebebolzen 18 in die korrespondierenden Befestigungsausnehmungen in Form der Durchgangsöffnungen 16 gesteckt und an der Seitenwanddämmmatte 12 fixiert. Zum Fixieren der Klebebolzen 18 werden die in die Durchgangsöffnung 16 gesteckten Klebebolzen 18 durch Clipse 20 fixiert.
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Vorliegend sind die Durchgangsöffnungen 16 hinsichtlich ihres jeweiligen Innendurchmessers an jeweilige korrespondierende Außendurchmesser der Klebebolzen 18 angepasst, so dass eine Relativbewegung der in den Durchgangsöffnungen 16 angeordneten und dort mittels der Clipse 20 fixierten Klebebolzen 18 zur Seitenwanddämmmatte 12 nicht möglich ist. Ferner ist es aus Montagesicht und/oder zur Kompensation von Bauteilungenauigkeiten nicht vorgesehen und nicht vonnöten ist, die Durchgangsöffnungen 16 hinsichtlich ihres Innendurchmessers größer als die jeweiligen Außendurchmesser der Klebebolzen 18 auszugestalten. Die Durchgangsöffnungen 16 können auch in Bezug auf die jeweiligen Außendurchmesser als Passlöcher ausgebildet sein, so dass die Seitenwanddämmmatte 12 besonders präzise montiert werden kann.
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Aus der Seitenwanddämmmatte 12 und den Klebebolzen 18 wird somit ein Zusammenbau gebildet, welcher am Rohbauteil 10 angeordnet und mit dem Rohbauteil 10 verbunden wird, indem die jeweiligen Klebebolzen 18 mit dem Rohbauteil 10 verklebt werden. Mit anderen Worten wird die Seitenwanddämmmatte 12 zusammen mit den in den Durchgangsöffnungen 16 angeordneten und dadurch an der Seitenwanddämmmatte 12 vormontierten Klebebolzen 18 am Rohbauteil 10 angeordnet und mit dem Rohbauteil 10 entsprechend verbunden. Dabei werden beispielsweise jeweilige, dem Rohbauteil 10 zugewandte Flächen der Klebebolzen 18 und/oder jeweilige dem Klebebolzen 18 zugewandte Flächen des Rohbauteils 10 mit Kleber versehen. Dieser Kleber wird beispielsweise aktiviert. Die Seitenwanddämmmatte 12 wird zusammen mit den Klebebolzen 18 an einen dafür vorgesehenen Bereich des Rohbauteils 10 angedrückt, wobei die Klebebolzen 18 an den Rohbau angedrückt und aufgeklebt werden. Bei dem Kleber kann es sich um PSA (Pressure Sensitive Adhesives) handeln. Ferner können beispielsweise dann, wenn das Rohbauteil 10 durchsichtig ist, UV-härtende Kleber verwendet werden. Darüber hinaus ist der Einsatz von Zwei-Komponenten-Klebern denkbar, wobei die Aushärtung nach einer bestimmten Zeit nach Mischen der Komponenten erfolgt. Alternativ oder zusätzlich können Induktiv- bzw. durch Wärmeeinwirkung härtende Kleber verwendet werden.
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Als Werkstoff für das Rohbauteil 10 und die Seitenwanddämmmatte 12 sind faserverstärkte Kunststoffe, insbesondere kohlefaserverstärkte Kunststoffe (CFK), Metalle sowie beliebig andere elastische und/oder nicht-elastische Werkstoffe verwendbar
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Die Montage der Seitenwanddämmmatte 12 am Rohbauteil 10 kann besonders zeitgünstig erfolgen, da das bei den Verfahren gemäß 1a bis 2b vorgesehene Auffädeln auf die Bolzen 14 entfällt. Das Positionieren und Andrücken des Zusammenbaus kann ferner mittels eines Roboters und somit automatisiert erfolgen. Mit anderen Worten ermöglicht das anhand von 3a und 3b veranschaulichte Verfahren eine einfache und kostengünstige Automatisierung der Montage der Seitenwanddämmmatte 12 am Rohbauteil 10, so dass die Seitenwanddämmmatte 12 besonders kostengünstig am Rohbauteil 10 fixiert werden kann. Auch das Bestücken der Seitenwanddämmmatte 12 mit den Klebebolzen 18 kann automatisiert und auf einfache Weise erfolgen, da die Klebebolzen 18 in noch nicht an der Seitenwanddämmmatte 12 gehalterten Zustand relativ zueinander bewegt werden können.
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Das Bestücken der Seitenwanddämmmatte 12 mit den Klebebolzen 18 kann auch im Zuge der Montage in einer Nebenlinie erfolgen, so dass die fertig mit den Klebebolzen 18 bestückte Seitenwanddämmmatte 12 an eine Hauptlinie geliefert und dort sofort mit dem Rohbauteil 10 verklebt werden kann. Dadurch kann die Hauptlinie entlastet werden. Im Vergleich zu den Bolzen 14 erfolgt die Verwendung und Befestigung der Klebebolzen 18 auch nicht im Rohbau sondern in der Montage, so dass die Variantenvielfalt und Komplexität im Rohbau gering gehalten werden kann. Im Rahmen der Montage werden typspezifisch nur diejenigen Klebebolzen 18 verwendet und geklebt, die für das konkrete Anbauteil vorliegenden Form der Seitendämmmatte 12 benötigt werden.
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Die Befestigung der Klebebolzen 18 mittels der Clipse 20 an der Seitenwanddämmmatte 12 kann reversibel lösbar erfolgen. Dadurch ist es auch nach dem Ankleben der Klebebolzen 18 an das Rohbauteil 10 möglich, die Clipse 20 zu lösen und die Seitenwanddämmmatte 12 vom Rohbauteil 10 beschädigungsfrei abzunehmen. Alternativ dazu ist es möglich, die Clipse 20 nach beendeter Montage von den Klebebolzen 18 zu entfernen und durch Muttern oder andere Befestigungselemente zu ersetzten.
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Die Verwendung der Klebebolzen 18 zum Festlegen der Seitenwanddämmmatte 12 am Rohbauteil 10 ist auch insofern vorteilhaft, als die Klebebolzen 18 im Gegensatz zu Schweißbolzen auf beliebige Bauteiloberflächen aufgeklebt werden können. Ferner führen die Klebebolzen 18 zu keiner Beschädigung, da sich die Klebebolzen 18 beim Befestigen der Seitenwanddämmmatte 12 am Rohbauteil 10 bereits in den jeweiligen Durchgangsöffnungen 16 befinden. Ein Auffädeln entfällt.
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Die Klebebolzen 18 stellen Fügeelemente dar, welche im Zusammenbau mit der Seitenwanddämmmatte 12 an der Karosserie befestigt werden. Das im Zusammenhang mit 1a bis 2b geschilderte Auffädeln sowie das im Zusammenhang mit 2a und 2b geschilderte, hochgenaue Ausrichten der Bolzen 14 am Rohbauteil 10 können entfallen. Die Klebebolzen 18 sind somit aktiv Toleranz kompensierende Klebebolzen, die unempfindlich gegenüber Ungenauigkeiten des Rohbaus und/oder der Seitenwanddämmmatte 12 sind und – unabhängig von diesen Ungenauigkeiten – eine prozesssichere und automatisierbare Montage ermöglichen.
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Die Ausrichtung der Seitenwanddämmmatte 12 relativ zum Rohbauteil 10 gemäß 3a–b wird durch die Festlegung der Seitenwanddämmmatte 12 am Rohbauteil 10 mittels Kleber und der Klebebolzen 18 nicht beeinträchtigt. Eine solche Beeinträchtigung kann bei den in Zusammenhang mit 1a bis 2b veranschaulichten Verfahren vorkommen, da die Muttern auf die als Gewindebolzen ausgebildeten Bolzen 14 aufgeschraubt werden. Werden die Muttern festgezogen, so können Verschiebungen der Seitenwanddämmmatte 12 relativ zum Rohbauteil 10 auftreten, die zu Ungenauigkeiten führen. Dies kann im Rahmen des anhand von 3a–b veranschaulichten Verfahrens vermieden werden.
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Darüber hinaus erfolgt die Verwendung und Befestigung der Klebebolzen 18 im Vergleich zu den Bolzen 14 nicht im Rahmen des Rohbaus, sondern im Rahmen der Montage, so dass die Variantenvielfalt und Komplexität im Rohbau reduziert werden kann. In der Montage werden typspezifisch nur diejenigen der Klebebolzen 18 geklebt, die für das konkrete Anbauelement vorliegend in Form der Seitenwanddämmmatte 12 benötigt werden. Da die Klebebolzen 18 im Vergleich zu den Bolzen 14 auch nicht relativ zueinander festgelegt sind, kann das Bestücken der Seitenwanddämmmatte 12 mit den Klebebolzen 18 auf einfache Weise automatisiert erfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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