DE102004004386A1

DE102004004386A1 - Hybridbauteil

Info

Publication number: DE102004004386A1
Application number: DE200410004386
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. Brodt (FH); Dieter Dipl.-Ing. Lange
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2005-08-11
Also published as: WO2005073058A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hybridbauteil (1) aus zwei Einzelelementen (2, 3), die aus unterschiedlichen metallischen Werkstoffen bestehen. Um thermische Verformungen des Hybridbauteils (1), die während einer Oberflächenbehandlung und/oder -vergütung auftreten können, möglichst gering zu halten, wird mindestens eines der Einzelelemente (2, 3) bereits vor dem gegenseitigen Fügen mit der gewünschten Oberflächenbeschichtung bzw. -vergütung (4, 5) versehen. Auf diese Weise kann eine thermisch belastende Oberflächenbehandlung des Hybridbauteils (1) entfallen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Karosseriebauteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es beispielsweise aus der DE 198 24 932 A1 als bekannt hervorgeht.

Hybridbauteile bestehen aus mehreren Einzelteilen aus unterschiedlichen Werkstoffen, die mit Hilfe von Fügeverfahren miteinander verbunden sind. Durch den Einsatz solcher Hybridbauteile können – beispielsweise im Karosseriebau – erhebliche Gewichtseinsparungen erreicht werden. Die Werkstoffeigenschaften der Einzelteile werden dabei so aufeinander abgestimmt, dass einerseits die an das Bauteil gestellten Festigkeits- und Steifigkeitsanforderungen befriedigt werden, während andererseits ein möglichst geringes Gewicht des Gesamtbauteils realisiert wird. So kommen beispielsweise im Fahrzeugbau Hybridbauteile zum Einsatz, die ein Karosserie-Außenhautteil aus einem metallischen Leichtbauwerkstoff (z.B. Aluminium) aufweisen und zur Erreichung der geforderten Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften mit einem Verstärkungselement aus einem Stahlwerkstoff versehen sind. Alternativ kann beispielsweise – wie in der gattungsbildenden DE 198 24 932 A1 beschrieben – das Außenhautteil aus einem Stahlblech bestehen, während das Verstärkungselement aus einer Leichtmetalllegierung hergestellt ist.

Wird ein solches Hybridbauteil einer kathodischen Tauchbadlackierung unterzogen, die mit einer Wärmebehandlung einher geht, so treten aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Werkstoffe Dehnungen auf, die zu bleibende Verformungen der Einzelbauteile führen und die Lackqualität beeinträchtigen können. Um solche Verformungen zu vermeiden, schlägt die DE 199 39 977 A1 vor, die beiden Einzelbauteile des Hybridbauteils unter Verwendung eines Zusatzelements auf eine solche Weise miteinander zu verbinden, dass das Zusatzelement in einem ersten Befestigungsabschnitt mit dem Leichtmetall-Einzelbauteil verfalzt ist und in einem weiteren Befestigungsabschnitt durch eine nicht-thermische Verbindungstechnik mit dem Stahl-Einzelbauteil verbunden ist; dadurch soll eine besonders spannungsarme Fügeverbindung der beiden Einzelelemente erreicht werden, was wiederum ein glattes äußeres Erscheinungsbild des Hybridbauteils nach der Lackierung zur Folge haben soll. Allerdings ist die dabei verwendete Gestaltung des Verbindungsbereichs der beiden Einzelelemente sehr aufwendig und teuer, da ein Zusatzelement notwendig ist und mehrere unterschiedliche Fügeverfahren zum Einsatz kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das aus der DE 198 24 932 A1 bekannte Hybridbauteil in einer solchen Weise weiterzubilden, dass es – frei von der oben beschriebenen Gefahr von Verformungen aufgrund von Wärmebehandlungen – in einer Fahrzeugkarosserie verbaut werden kann. Gleichzeitig soll die Herstellung des Hybridbauteils aus den Einzelteilen mit Hilfe einfacher Fügeverfahren zu bewerkstelligen sein und keine Zusatzelemente erfordern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Danach werden die Einzelelemente, aus denen das Hybridbauteil zusammengesetzt ist, vor dem Fügen mit einer Lackschicht ver sehen. Unter „Lackschichten" sollen im Rahmen dieser Anmeldung beliebige Arten von Oberflächenvergütung, -beschichtung und -versiegelung verstanden werden – beispielsweise eine Korrosionsbeschichtung (z.B. Verzinkung), eine durch kathodische Tauchbadlackierung aufgebrachte Lackierung und/oder ein Decklack. „Lackieren" soll also ganz allgemein die Herstellung einer zusammenhängenden Beschichtung (Lackfilm) mit einem Beschichtungswerkstoff (Lack) auf Basis eines Bindemittels bedeuten. Die Lackschichten, die auf die Einzelelemente erfindungsgemäß bereits vor dem Fügen aufgebracht werden, umfassen vorteilhafterweise alle diejenigen Oberflächenvergütungs- und -beschichtungsprozesse, die mit einer Wärmebehandlung einhergehen. Im Automobilbau betrifft dies beispielsweise die kathodische Tauchbadlackierung (KTL), bei der die lackierten Teile typischerweise für ca. 30 Minuten auf ca. 190° C erhitzt werden, und/oder die Decklackierung mit dem darauffolgenden Einbrand, bei dem die lackierten Teile typischerweise für ca. 30 Minuten auf ca. 155° C erhitzt werden.

Werden also – wie erfindungsgemäß vorgesehen – die Einzelelemente bereits vor dem Fügen mit denjenigen Lackschichten versehen, deren Aufbringen mit einer starken Temperaturveränderung der zu lackierenden Oberfläche einhergehen, so brauchen Lackierschritte nicht mehr an dem fertig gefügten Hybridbauteil durchgeführt werden. Durch die erfindungsgemäße zeitliche Verlagerung dieser Lackierungsschritte auf einen Zeitpunkt vor dem Fügen der Einzelteile entfällt die Wärmebehandlung des gefügten Hybridbauteils, die mit diesen Lackierungsschritten einhergeht. Auf diese Weise kann die thermische Belastung des Hybridbauteils wesentlich reduziert werden, wodurch eine erheblichen Verringerung der Verformung der Hybridteile erreicht werden kann. Besondere Vorteile bringt die erfindungsgemäße Gestaltung des Hybridbauteils, wenn die Einzelelemente aus Werkstoffen mit stark unterschiedlichen Wär meausdehnungskoeffizienten, beispielsweise aus Stahl und Aluminium, bestehen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Hybridbauteil ein Karosseriebauteil, dessen Einzelelemente – beispielsweise durch Tiefziehen – aus metallischen Blechen hergestellt sind. In Bezug auf die Prozessgestaltung ist es besonders vorteilhaft, die Lackschicht auf die Blech-Rohlinge bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt aufzubringen, bevor aus ihnen (durch räumliche Umformung und/oder Beschneiden) die Einzelelemente hergestellt werden. Zweckmäßigerweise werden dabei bandlackierte Bleche verwendet.

Vorteilhafterweise werden die Einzelelemente mit Hilfe eines Klebeverfahrens miteinander verbunden. Um die thermische Belastung des Hybridbauteils möglichst gering zu halten, wird hierzu ein 2K-Kleber verwendet, der bei Raumtemperatur aushärtet (und so ausgewählt werden kann, dass er gleichzeitig als Korrosionsschutz wirkt). Alternativ können die Einzelelemente durch Stanzniete verbunden werden; in diesem Fall werden die Fügebereiche vorteilhafterweise so platziert und gestaltet, dass die Fügebereiche an der fertigen Karosserie durch eine Zierleiste o.ä. abgedeckt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt
1a eine Explosionsdarstellung eines Hybridbauteils, bestehend aus einer Dachbeplankung und einer Seitenwand;
1b eine schematische Detailansicht des Bereichs Ib der 1a nach dem Fügen der Einzelteile;
2 eine Explosionsdarstellung eines weiteren Hybridbauteils, bestehend aus einem Türinnenteil und einer Türbeplankung.
1a zeigt eine schematische Darstellung eines Hybridbauteils 1, das ein erstes Einzelelement 2 aus Aluminiumblech und ein zweiten Einzelelement 3 aus Stahlblech umfasst. Das Hybridbauteil 1 entspricht dabei einem Zusammenbau 1' aus einer Dachbeplankung 2' aus Aluminium und einer Seitenwand 3' aus Stahlblech. Beide Einzelelemente 2', 3' sind mit Oberflächenbeschichtungen 4, 5 versehen, die mit Hilfe einer kathodischen Tauchbadlackierung, einem Grundlack und einem eingebrannten Decklack auf die Einzelelemente 2', 3' aufgebracht wurde. Die beiden (fertig lackierten) Einzelelemente 2', 3' sind durch Stanzniete 6 miteinander verbunden (siehe 1b). Ein zwischen den Einzelelementen 2', 3' gebildeter Dachgraben 7 wird im fertigen Fahrzeug durch Zierleiste 8 abgedeckt.
2 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hybridbauteils 1 einen Zusammenbau 1'' aus einem Türinnenteil 3'' aus Stahlblech und einer Türbeplankung 2'' aus Aluminium. Die beiden Einzelteile 2'', 3'' werden getrennt voneinander lackiert (Lackschichten 4'', 5'') und nach dem Lackieren zu dem Zusammenbau 1'' gefügt. Das Verbinden der beiden fertig lackierten Einzelteile 2'', 3'' erfolgt entlang der aneinanderbordenden Außenränder 9, 10 mit Hilfe des Falzens. In den Verbindungsbereichen der beiden Einzelteile 2'', 3'' wird eine Klebstoffraupe aus einem (bei Raumtemperatur härtenden) 2K-Klebstoff aufgetragen, um die Dichtheit der Falzverbindung zu gewährleisten.
Das Hybridbauteil 1 kann – wie bisher beschrieben – aus zwei Einzelelementen 2, 3 aus unterschiedlichen metallischen Werk stoffen zusammengesetzt sein. Alternativ kann eines der beiden Einzelelemente 3 aus lackiertem Metallblech bestehen, während das andere Einzelelement 2 ein (z.B. spritzlackiertes, mit Lackfolie versehenes oder durch Thermoforming hergestelltes) Kunststoffteil ist oder aus einem Naturstoff besteht.

Claims

Fahrzeug-Karosseriebauteil, welches als Hybridbauteil mit Hilfe eines Fügeverfahrens aus mindestens zwei Einzelelementen zusammengesetzt ist, die zumindest abschnittsweise aus unterschiedlichen metallischen Werkstoffen bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Einzelelemente (2, 3) vor dem Fügen zum Hybridbauteil (1) mit einer Lackschicht (4, 5) versehen wurde.
Hybridbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschicht (4, 5) eine mittels kathodischer Tauchbadlackierung aufgebrachte Basisschicht und eine Decklackierung umfasst.
Hybridbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (2, 3) aus bandlackiertem Blech hergestellt sind.
Hybridbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Einzelelemente (3) aus einem Stahl be steht, während ein anderes Einzelelement (2) aus Aluminium besteht.
Hybridbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (2, 3) mit Hilfe eines Klebeverfahrens miteinander verbunden sind.
Hybridbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (2, 3) durch Stanznieten miteinander verbunden sind.