Bei der Konstruktion müssen neben den Fertigungsprozessen auch die Montagefreundlichkeit für den OEM berücksichtigt werden. Während der Pilotproduktionsphase eines neuen Automobilmodells traten häufig Montageschwierigkeiten bei den Klimaanlagenleitungen auf, was zu erheblichen Kosten für nachfolgende Konstruktionsänderungen führte. Durch die Integration von Simultaneous Engineering in den Endmontageprozess wurden virtuelle Montageanalysen und Konstruktionsbeschränkungen während der Entwicklung der Klimaanlagenleitungen angewendet. Dies reduzierte die Produktionskosten effektiv und verbesserte die Produktionseffizienz. Dieser Artikel beschreibt kurz die Montage- und Konstruktionsprobleme, die bei der simultanen Engineering-Analyse von Klimaanlagenleitungen auftraten, sowie deren Lösungen und bietet wertvolle Hinweise für die Entwicklung von Klimaanlagenleitungen in neuen Fahrzeugmodellen.

I. Einführung in die synchronisierte Konstruktion für die Endmontage

Synchronisiertes Engineering (SE) für die Endmontage ist ein Prozess, bei dem die Endmontageprozesse in die Konstruktions- und Entwicklungsphase der Fahrzeugentwicklung integriert werden. Er umfasst im Wesentlichen die Prozessanalyse digitaler Montagemodelle, Produktionslinien, Anlagen und Montageprozesse und liefert realisierbare Prozessänderungen zur Unterstützung der Konstruktion. Hauptziel ist die frühzeitige Überprüfung von Problemen im Produktdesign während der Zeichnungserstellung und der Generierung digitaler Modelle. So können potenzielle Probleme, die bei der Prozessimplementierung auftreten könnten, frühzeitig erkannt und behoben werden. Dadurch wird sichergestellt, dass das neue Fahrzeugmodell serienreif und mit Anlagen und Werkzeugen kompatibel ist.

II. Montage und Auslegung von Klimaanlagenrohrleitungen

1. Zusammensetzung der Kältemittelleitungen der Klimaanlage im vorderen Motorraum

Die Kältemittelleitungen der Klimaanlage bestehen im Wesentlichen aus der Hoch- und Niederdruckleitung der Klimaanlage, der Abgasleitung II der Klimaanlage, der Abgasleitung I der Klimaanlage (die je nach Montageerwägungen mit der Abgasleitung II kombiniert werden kann), der Niederdruckleitung I der Klimaanlage und der Hochdruckleitung I der Klimaanlage (die je nach Montageerwägungen mit der Hoch- und Niederdruckleitung der Klimaanlage kombiniert werden kann).

2. Probleme bei der Konstruktion und Montage der Kältemittelleitungen der Klimaanlage

(1) An der Verbindungsstelle zwischen der Hoch- und Niederdruck-Rohrleitungsanordnung und dem HLK-Expansionsventil ist die Schaumstoffpolsterung an den an den Rohren befestigten Klemmen zu dick und zu starr, was zu einer übermäßigen Behinderung der Frontplatte führt und die Montage der Rohrleitungen erschwert.

(2) Die Hoch- und Niederdruckleitung der Klimaanlage wird mit eigenen Halterungen geliefert (Befestigung an den Seitenwänden und Längsträgern des Motorraums). Die Ausschnitte sind kreisförmig, jedoch ist der Versatz in X-Richtung zu gering; aufgrund der Passgenauigkeit und der Gesamttoleranzen lassen sich die Schraubenlöcher nicht ausrichten.

(3) Die Kältemittelleitungen der Klimaanlage sind mit Schrauben und Muttern verbunden; während der Prototypenphase ist der Arbeitsraum für das Anziehen von Werkzeugen (wie z. B. einem Akku-Schlagschrauber) unzureichend. Das Problem besteht auch bei Verwendung einer kürzeren Nuss.

(4) Es ist nicht möglich, die Klemmen während der Montage der Rohrverbindungen mit Kältemittelöl zu benetzen, und nach Abschluss der Montage treten Kältemittellecks auf. Es gibt keinen flexiblen Schlauchabschnitt, der die Hoch- und Niederdruckrohrleitungen mit der Hochdruckrohrleitung verbindet; die starren Rohre sind schwer zu verbinden und verformungsanfällig.

(5) Die Rohrleitungsführung ist nicht ausreichend gut ausgelegt, was häufig zu Problemen wie ungewöhnlichen Geräuschen und schlechter Montageergonomie führt; zum Beispiel verläuft die Rohrleitung nicht nah genug am Motorraum, und die Befüllöffnung der Klimaanlage ist zu tief positioniert, um ein Nachfüllen zu ermöglichen.

3. Konstruktionsbeschränkungen für Kältemittelleitungen in Klimaanlagen

Konstruktionsvorgaben sind Richtlinien, die aus einer Zusammenstellung häufig auftretender Probleme bei der Einführung neuer Fahrzeugmodelle und im Prototypenbau abgeleitet werden. Sie dienen dazu, Bereiche zu identifizieren, die in nachfolgenden Produktkonstruktionen verbessert werden müssen. Als Reaktion auf die oben beschriebenen Montageprobleme wurden die folgenden Konstruktionsvorgaben festgelegt.

(1) Der in der Klemmplatte an der Verbindung zwischen der Hoch- und Niederdruckrohrleitung der Klimaanlage und dem HLK-Expansionsventil verwendete Schaumstoff sollte aus PUR-Material bestehen und vorzugsweise eine Dicke von weniger als 15 mm aufweisen.

(2) Mit Ausnahme der primären Befestigungslöcher müssen alle Löcher in den Halterungen der Hoch- und Niederdruckleitungen der Klimaanlage in X-Richtung elliptisch sein (z. B. 8 × 10 mm, abhängig von der Schraubenspezifikation), um die Toleranzen zu berücksichtigen. An der Verbindungsstelle der Halterung mit der Fahrzeugkarosserie muss eine Verdrehsicherung (z. B. ein Sicherungsclip) angebracht sein, um ein Verdrehen der Halterung beim Anziehen der Schrauben und damit eine Verformung der Leitungen zu verhindern. Die Halterungen für die Klimaanlagenleitungen müssen so konstruiert sein, dass sie an den starren Rohrabschnitten montiert werden können, um ein Verkratzen der flexiblen Schläuche zu vermeiden.

(3) Bei der Systemauslegung ist der für die Bedienung der Rohrverbindungsbefestigungswerkzeuge erforderliche Arbeitsraum zu berücksichtigen. Bei Verwendung einer Winkelnietpistole muss der Abstand zwischen Nietkopf und Bolzenende mehr als 85 mm betragen; bei Verwendung einer geraden Nietpistole muss der Abstand zwischen Nietkopf und Bolzenende 40 mm betragen.

(4) Die Außengewinde der Rohrverschraubungen müssen in Z-Richtung nach oben zeigen (die X-Richtung ist nicht erforderlich), um das Einfüllen von Kältemittelöl zu erleichtern. Starre Rohre dürfen nicht direkt miteinander verbunden werden; als Zwischenverbindung ist ein flexibler Schlauch zu verwenden, und die Verbindung muss ordnungsgemäß abgedichtet werden, beispielsweise durch den Einsatz einer Dichtung.

(5) Oberhalb der Hoch- und Niederdruck-Füllanschlüsse der Klimaanlagen-Hoch- und Niederdruck-Rohrleitungen muss ein freier Raum mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Höhe von 250 mm vorhanden sein. Darüber hinaus muss der Abstand zwischen den Hoch- und Niederdruck-Füllanschlüssen angemessen sein (abhängig von der Größe der Fülldüse).

III. Schlussfolgerung

Dieser Artikel fasst die häufigsten Probleme zusammen, die bei der Endmontage des Kältemittelleitungssystems einer bestimmten Kfz-Klimaanlage auftreten. Durch die Einbeziehung von Systemanalyse-Beschränkungen (SA-Beschränkungen) in die Entwurfsphase mittels Simultaneous Engineering in den frühen Phasen der Einführung neuer Modelle konnte dieser Ansatz dazu beitragen, Konstruktionsmängel zu minimieren, die Herstellbarkeit des Endmontageprozesses zu optimieren und die Produktionskosten für das Unternehmen zu senken. Darüber hinaus bietet er wertvolle Hinweise für die Entwicklung von Kältemittelleitungssystemen für neue Fahrzeugmodelle.