DE102004050933B4

DE102004050933B4 - Verbindungsstruktur für Fahrzeugkarosserie-Elemente

Info

Publication number: DE102004050933B4
Application number: DE102004050933.6A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Ogawa; Yoshinobu Matsumura; Kosaku Uchida
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Kobe Steel Ltd; Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2024-10-20
Also published as: CN1608923A; CN1329236C; US7182381B2; US20050140158A1; JP2005119577A; JP4273922B2; DE102004050933A1

Abstract

Verbindungsstruktur für Fahrzeugkarosserie-Elemente, die angepaßt ist, eine Verbindungsfläche eines ersten Fahrzeugkarosserie-Elements und eine Verbindungsfläche eines zweiten Fahrzeugkarosserie-Elements zu verbinden, wobei das zweite Fahrzeugkarosserie-Element ein Metall aufweist, das sich von einem Metall unterscheidet, welches das erste Fahrzeugkarosserie-Element aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wulst (17), der sich längs neben der Verbindungsflächen erstreckt, in einem Hauptkarosserieabschnitt desjenigen ersten oder zweiten Fahrzeugkarosserie-Elements ausgebildet ist, das im Vergleich zum anderen eine niedrigere Steifigkeit aufweist, eine Einrichtung zur Verbindung der Verbindungsfläche des ersten Fahrzeugkarosserie-Elements und der Verbindungsfläche des zweiten Fahrzeugkarosserie-Elements eine mechanische Verbindung ist, die nicht-durchlochende Nieten (7) verwendet, und ein Nutabschnitt (1b) längs des Wulstes (17) in einem des ersten Fahrzeugkarosserie-Elements und des zweiten Fahrzeugkarosserie-Elements vorgesehen ist, und das erste Fahrzeugkarosserie-Element und das zweite Fahrzeugkarosserie-Element durch die nicht-durchlochenden Nieten (7) verbunden sind, die an einer vorbestimmten Anzahl von Nietstellen in eine Bodenfläche des Nutabschnitts getrieben sind.

Description

Diese Erfindung betrifft eine Verbindungsstruktur für Fahrzeugkarosserie-Elemente, die unähnliche Metalle aufweisen, in einem Fahrzeug, wie einem Automobil.
In der DE 1 405 904 A ist ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Omnibus, mit an Verkleidungsteilen angeordneten horizontal verlaufenden Wülsten beschrieben. Die Wülste sollen ein Besprühen und Bespritzen der Seitenwände des Fahrzeugs verhindern, die Luftführung an der Fahrzeugoberfläche verbessern, einen Schutz für die Lampen und sonstige Einrichtungen schaffen und eine Vereinfachung der Fertigung und Verwendung verschiedener Materialien, die jeweils der auftretenden Beanspruchung der entsprechenden Fahrzeugteile angepasst sind ermöglichen. Es können einzelne Abschnitte der Karosserie, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen, als vormontierte Baueinheiten separat hergestellt werden und dann im Bereich der Wülste miteinander verbunden werden.
In den letzten Jahren sind Fahrzeugkarosserie-Elemente, die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen (zum Beispiel ein Aluminiumdachblech) genutzt worden, um eine Gewichtsverminderung einer Fahrzeugkarosserie in einem Fahrzeug, wie einem Automobil zu erzielen. Bei der Verbindung eines Fahrzeugkarosserie-Elements, das aus Aluminium besteht, und einem Fahrzeugkarosserie-Element, das aus Stahl besteht, wird keine metallurgische Verbindung (Schmelzverbindung, wie Punktschweißen) eingesetzt, da das Aluminium und der Stahl unähnliche Metalle sind, und ihre physikalischen Eigenschaften, wie der Schmelzpunkt und der lineare Ausdehnungskoeffizient, unterschiedlich sind. Stattdessen wird von einer mechanischen Verbindung unter Verwendung eines Befestigungselements, wie einem Niet oder Bolzen, oder einem Dichtmaterial Gebrauch gemacht (siehe JP 2000 272 541 A )
Die oben beschriebene Verbindungsstruktur für unähnliche Metalle ist jedoch auf das folgende Problem gestoßen: Während der Verbindung, wie einer mechanischen Verbindung, oder während des Einbrennens in einem Farbauftragschritt tritt an einer Stelle längs der Verbindung in dem Fahrzeugkarosserie-Element, das eine niedrigere Steifigkeit aufweist, wie dem Aluminiumdachblech, infolge eines Unterschieds der Spannung oder einer physikalischen Eigenschaft, wie dem linearen Ausdehnungskoeffizienten eine Verwindung auf.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsstruktur für Fahrzeugkarosserie-Elemente bereitzustellen, die effektiv eine Verwindung infolge der Verbindung unähnlicher Metalle aufnehmen kann.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der Ansprüche gelöst.
Die erfindungsgemäße Verbindungsstruktur für Fahrzeugkarosserie-Elemente, die dazu bestimmt ist, die obige Aufgabe zu lösen, ist eine Verbindungsstruktur für Fahrzeugkarosserie-Elemente, die angepaßt ist, eine Verbindungsfläche eines ersten Fahrzeugkarosserie-Elements und eine Verbindungsfläche eines zweiten Fahrzeugkarosserie-Elements zu verbinden, wobei das zweite Fahrzeugkarosserie-Element ein Metall aufweist, das sich von einem Metall unterscheidet, welches das erste Fahrzeugkarosserie-Element bildet, wobei ein Wulst, der sich längs der Verbindungsflächen erstreckt, in einem Hauptkarosserieabschnitt des Fahrzeugkarosserie-Elements ausgebildet ist, das eine niedrigere Steifigkeit des ersten Fahrzeugkarosserie-Elements und des zweiten Fahrzeugkarosserie-Elements aufweist.
Gemäß der obenerwähnten Merkmale der vorliegenden Erfindung wird ein Verziehen, das aufgrund des Unterschieds der Spannung oder einer physikalischen Eigenschaft, wie dem linearen Ausdehnungskoeffizienten, während der Verbindung durch eine mechanische Verbindung oder des Einbrennens während des Farbauftragschritts auftritt, durch den Wulst effektiv aufgenommen. Außerdem kann der Wulst eine dekorative Wirkung erzeugen.
Eine Einrichtung zur Verbindung der Verbindungsfläche des ersten Fahrzeugkarosserie-Elements und der Verbindungsfläche des zweiten Fahrzeugkarosserie-Elements ist eine mechanische Verbindung, die nicht-durchlochende Nieten verwendet. Diese Art der Verbindung wird aufgrund der Verbindungsfestigkeit bevorzugt.
Es kann ein elektrisch isolierendes Strukturklebemittel zwischen den Verbindungsflächen angeordnet sein. Seine Einfügung wird hinsichtlich der Verbindungsfestigkeit und der Behandlung der Streustromkorrosion bevorzugt.
Es ist ein Nutabschnitt längs des Wulstes in einem des ersten Fahrzeugkarosserie-Elements und des zweiten Fahrzeugkarosserie-Elements vorgesehen, und das erste Fahrzeugkarosserie-Element und das zweite Fahrzeugkarosserie-Element sind durch die nicht-durchlochenden Nieten verbunden, die an einer vorbestimmten Anzahl von Nietstellen in eine Bodenfläche des Nutabschnitts getrieben sind. Gemäß dieser Merkmale können die nicht-durchlochenden Nieten durch das Chenille oder dergleichen bedeckt werden, das in den Nutabschnitt gefüllt wird. Dies wird hinsichtlich des Erscheinungsbildes bevorzugt.
Der Nutabschnitt, der längs des Wulstes vorgesehen ist, kann eine Stufe aufweisen, die in einer vertikalen Wand desselben auf einer Seite des Wulstes über einen gesamten Bereich in einer Längsrichtung vorgesehen ist. Die Bereitstellung einer solchen Stufe wird bei der Behandlung des Verziehens der Außenhaut bevorzugt, das durch das Nieten verursacht wird.
Der Nutabschnitt kann rinnenförmig sein. Die Rinnenform erleichtert das Nieten und das Füllen mit Chenille, und wird bei der Ausführung der Montagearbeit bevorzugt.
Eines der Fahrzeugkarosserie-Elemente, das die unterschiedlichen Metalle aufweist, kann aus Aluminium bestehen, und das andere Fahrzeugkarosserie-Element kann aus Stahl bestehen. Dies wird beim Ersetzen der Materialien zum Zwecke der Gewichtsverminderung der Fahrzeugkarosserie bevorzugt.
Das Strukturklebemittel kann ein auf Epoxidharz beruhendes Klebemittel sein. Dies wird bei der Verbesserung der ungenügenden Festigkeit der Nieten und der Behandlung einer Streustromkorrosion infolge der Verbindung der unähnlichen Metalle bevorzugt.
Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung, die im folgenden gegeben wird, und den beigefügten Zeichnungen vollständiger verstanden werden, die nur zu Veranschauungszwecken gegeben werden, und folglich nicht für die vorliegende Erfindung beschränkend sind. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht einer Verbindung zwischen einem Aluminiumdachblech und einer Seitenstruktur, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Draufsicht des Aluminiumdachblechs; und
3 eine Zeichnung zur Erläuterung, die den Schritt der Montage des Aluminiumdachblechs zeigt.
Es wird nun eine erfindungsgemäße Verbindungsstruktur für Fahrzeugkarosserie-Elemente im Detail durch eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, jedoch ist die Erfindung nicht durch diese Ausführungsform begrenzt.
1 ist eine Schnittansicht einer Verbindung zwischen einem Aluminiumdachblech und einer Seitenstruktur, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Draufsicht des Aluminiumdachblechs. 3 ist eine Zeichnung zur Erläuterung, die den Schritt der Montage des Aluminiumdachblechs zeigt.
Wie in den 2 bis 3 gezeigt, wird ein Aluminiumdachblech 1, das eine Struktur ist, die einen Teil einer selbsttragenden Karosserie bildet, an einem vorderen Dachholm 2, einem hinteren Dachholm 3, einem vorderen Dachspriegel 4 und einem hinteren Dachspriegel 5, die jeweils aus Stahl (Stahlblech) bestehen, durch eine mechanische Verbindung vormontiert, wobei nicht-durchlochende Nieten 7 oder dergleichen verwendet werden, wobei eine Dichtungsmasse 6 oder dergleichen, falls geeignet, zwischen ihren Verbindungsflächen angeordnet wird. Zur Zeit der Vormontage werden ein Kartenleseleuchtenhalter 13 und Sonnenblendenhalter 14a, 14b am vorderen Dachholm 2 angebracht.
Dann wird während eines Hauptschritts das Aluminiumdachblech 1 an Seitenstrukturen angebracht, die jeweils aus Stahl (Stahlblech) bestehen und einen seitlichen Dachholm 8, eine A-Säule 9, eine B-Säule 10, eine C-Säule 11 und eine Türsäule 12 aufweisen.
Während dieses Schritts werden der vordere Dachholm 2 und die A-Säule 9, der vordere Dachspriegel 4 und die B-Säule 10, der hintere Dachspriegel 5 und die C-Säule 11, und der hintere Dachholm 3 und die Türsäule 12 durch eine metallurgische Verbindung, wie durch Punktschweißen oder Bogenschweißen, wie in der herkömmlichen Weise miteinander verbunden. Das Aluminiumdachblech 1 und der seitliche Dachholm 8 werden andererseits durch eine mechanische Verbindung miteinander verbunden, die später beschrieben werden soll.
Wie in 1 gezeigt, weist das Aluminiumdachblech 1 rinnenförmige Nutabschnitte (Wasserablaufrinnen) 1b auf, die in rechten und linken Seitenkantenabschnitten eines Hauptkarosserieabschnitts 1a des Aluminiumdachblechs 1 ausgebildet sind, wobei sich jeder der Nutabschnitte 1b in die Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie erstreckt. Mit der als Verbindungsfläche dienenden Bodenfläche des Nutabschnitts 1b ist das Aluminiumdachblech 1 durch die nicht-durchlochenden Nieten 7 an einer vorbestimmten Anzahl von Nietstellen mit einem Verbindungsflanschabschnitt verbunden (der sich auf der Dachseite befindet), der aus einer Innenseite 8a des seitlichen Dachholms und einer Außenseite 8b des seitlichen Dachholms besteht, die den seitlichen Dachholm 8 bilden.
Ein elektrisch isolierendes Strukturklebemittel (ein auf Epoxidharz beruhendes Klebemittel oder dergleichen; zum Beispiel jenes, das in der japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 1993-163474 oder der japanischen Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 1993-271640 offenbart wird) 16 wird zwischen den Verbindungsflächen angeordnet (beschichtet), die aus der Bodenfläche des Nutabschnitts 1b und der Flanschfläche der Außenseite 8b des seitlichen Dachholms bestehen, wodurch ein direkter Kontakt der unähnlichen Metalle vermieden wird. In der Zeichnung bezeichnet die Ziffer 20 ein Dichtungselement zur Verhinderung des Eintritts von Regenwasser oder dergleichen zwischen die Verbindungsflächen.
Es ist ein Wulst 17 mit einem bergförmigen Querschnitt, der sich in die Längsrichtung längs des Nutabschnitts 1b erstreckt, neben jeder der rechten und linken Seitenkantenabschnitte des Hauptkarosserieabschnitts 1a im Aluminiumdachblech 1 ausgebildet. Eine Stufe 18 ist über den gesamten Bereich in die Längsrichtung einer vertikalen Wand des Nutabschnitts 1b auf der Seite des Wulstes 17 ausgebildet. Es ist über die gesamte Länge des Nutabschnitts Chenille 19 in den Nutabschnitt 1b gefüllt.
In der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, werden die nicht-durchlochenden Nieten 7 bei der Verbindung des Aluminiumdachblechs 1 mit dem seitlichen Dachholm 8 verwendet, der aus einem unähnlichen Metall besteht, und die ungenügende Festigkeit der nicht-durchlochenden Nieten 7 wird ausgeglichen, indem das elektrisch isolierende Strukturklebemittel 16 zwischen den Verbindungsflächen des Aluminiumdachblechs 1 und des seitlichen Dachholms 8 angeordnet wird. So kann eine ausreichenden Verbindungsfestigkeit erhalten werden.
Außerdem vermeidet die Einfügung des elektrisch isolierenden Strukturklebemittels 16 den direkten Kontakt der unähnlichen Metalle an den Verbindungsflächen, wodurch folglich eine Streustromkorrosion im Zusammenwirken mit dem Dichtungselement 20 zuverlässig vermieden wird. Streustromkorrosion bezeichnet eine Metallkorrosion, die durch Elektrolyte (zum Beispiel Regenwasser) verursacht wird, die in einen winzigen Spalt zwischen den unähnlichen Metalle eindringen. Sobald sie einmal verursacht ist, kann die Streustromkorrosion äußerlichen Rost an der Fahrzeugkarosserie entwickeln, der die Schönheit des Fahrzeugs stört, und kann außerdem der Grund für einen Eintritt von Regenwasser in den Fahrzeugfahrgastraum durch die korrodierten Zone werden. Eines der Verfahren, das Auftreten einer solchen Streustromkorrosion zu verhindern, wäre die Einfügung eines isolierenden Dichtungsmaterials zwischen den Verbindungsflächen (siehe die japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2000-272541 ) zusätzlich zur vorliegenden Ausführungsform. Jedoch ist die Stelle der Verbindung anfällig dafür, daß sich aufgrund einer Verwindung der Fahrzeugkarosserie oder dergleichen Spannungen aufbauen. Als Ergebnis wird die Alterungsverschlechterung des Dichtungsmaterials beschleunigt, so daß eine frühzeitige Abnahme der Dichtungsleistung bewirkt wird. Dies wird nicht bevorzugt.
Zur Zeit der Verbindung durch die Verwendung der nicht-durchlochenden Nieten 7 tritt ein Verziehen der Außenhaut im Aluminiumdachblech 1 mit der niedrigeren Steifigkeit auf. Dieses Verziehen wird durch die Stufe 18 wirksam aufgenommen.
Zusätzlich zum obenerwähnten Verziehen der Außenhaut während der Verbindung können zur Zeit des Einbrennens während eines galvanischen Metallabscheidungsschritts thermische Spannungen infolge eines Unterschieds der Wärmeausdehnung um die Seitenkantenabschnitte des Hauptkarosserieabschnitts 1a des Aluminiumdachblechs 1 auftreten. Die thermischen Spannungen werden durch den Wulst 17 effektiv aufgenommen, der an der betroffenen Stelle angeordnet ist. Der Wulst kann auch eine dekorative Wirkung erzeugen.
Der Nutabschnitt 1b ist längs des Wulstes 17 im Aluminiumdachblech 1 (optional im seitlichen Dachholm 8) vorgesehen, und das Aluminiumdachblech 1 und der seitliche Dachholm 8 sind durch die nicht-durchlochenden Nieten 7 verbunden, die an der vorbestimmten Anzahl von Nietstellen in die Bodenfläche des Nutabschnitts 1b getrieben sind. Folglich können die nicht-durchlochenden Nieten 7 durch das Chenille oder dergleichen abgedeckt sein, das in den Nutabschnitt 1b gefüllt wird. Dies wird hinsichtlich des Erscheinungsbildes bevorzugt.
Der Nutabschnitt 1b ist rinnenförmig. Die Rinnenform erleichtert das Nieten und das Füllen mit Chenille, und wird bei der Durchführung der Montagearbeit bevorzugt.
Außerdem ist das Aluminiumdachblech 1 mit dem seitlichen Dachholm 8 verbunden, der aus Stahl besteht. Dies wird beim Ersetzen der Materialien zum Zweck der Gewichtsverminderung der Fahrzeugkarosserie bevorzugt.
Außerdem ist das Strukturklebemittel 16 ein auf Epoxidharz basierendes Klebemittel. Dies wird bei einer Verbesserung der ungenügenden Festigkeit der Nietung und der Behandlung der Streustromkorrosion infolge der Verbindung der unähnlichen Metalle bevorzugt.
Während die vorliegende Erfindung durch die vorhergehende Ausführungsform beschrieben worden ist, ist zu verstehen, daß die Erfindung nicht dadurch beschränkt ist, sondern auf viele andere Arten variiert werden kann. Zum Beispiel kann in der oben beschriebenen Ausführungsform der Wulst 17 zusätzlich zur Bergform einen Querschnitt mit verschiedenen Formen, wie eine umgekehrte Bergform aufweisen. Die Verbindungseinrichtungen können aus verschiedenen Einrichtungen zur Verbindung bestehen, wie aus einer anderen mechanischen Verbindung als die Verwendung von nicht-durchlochenden Nieten, und aus einer Verbindung, die nur ein Klebemittel verwendet. Ferner kann die vorliegende Erfindung zusätzlich zum Aluminiumdachblech 1 auf ein Aluminiumverdeck, einen Aluminiumkotflügel usw. angewendet werden. Solchen Variationen sollen nicht als ein Verlassen des Wesens und Rahmens der Erfindung betrachtet werden, und es wird beabsichtigt, daß alle solche Modifikationen, die einen Fachmann offensichtlich wären, in den Rahmen der beigefügten Ansprüche eingeschlossen sind.

Claims

Verbindungsstruktur für Fahrzeugkarosserie-Elemente, die angepaßt ist, eine Verbindungsfläche eines ersten Fahrzeugkarosserie-Elements und eine Verbindungsfläche eines zweiten Fahrzeugkarosserie-Elements zu verbinden, wobei das zweite Fahrzeugkarosserie-Element ein Metall aufweist, das sich von einem Metall unterscheidet, welches das erste Fahrzeugkarosserie-Element aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wulst (17), der sich längs neben der Verbindungsflächen erstreckt, in einem Hauptkarosserieabschnitt desjenigen ersten oder zweiten Fahrzeugkarosserie-Elements ausgebildet ist, das im Vergleich zum anderen eine niedrigere Steifigkeit aufweist, eine Einrichtung zur Verbindung der Verbindungsfläche des ersten Fahrzeugkarosserie-Elements und der Verbindungsfläche des zweiten Fahrzeugkarosserie-Elements eine mechanische Verbindung ist, die nicht-durchlochende Nieten (7) verwendet, und ein Nutabschnitt (1b) längs des Wulstes (17) in einem des ersten Fahrzeugkarosserie-Elements und des zweiten Fahrzeugkarosserie-Elements vorgesehen ist, und das erste Fahrzeugkarosserie-Element und das zweite Fahrzeugkarosserie-Element durch die nicht-durchlochenden Nieten (7) verbunden sind, die an einer vorbestimmten Anzahl von Nietstellen in eine Bodenfläche des Nutabschnitts getrieben sind.
Verbindungsstruktur für Fahrzeugkarosserie-Elemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisch isolierendes Strukturklebemittel (16) zwischen den Verbindungsflächen angeordnet ist.
Verbindungsstruktur für Fahrzeugkarosserie-Elemente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutabschnitt (1b), der längs des Wulstes (17) vorgesehen ist, eine Stufe (18) aufweist, die in einer vertikalen Wand desselben auf einer Seite des Wulstes über einen gesamten Bereich in einer Längsrichtung vorgesehen ist.
Verbindungsstruktur für Fahrzeugkarosserie-Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutabschnitt (1b) rinnenförmig ist.
Verbindungsstruktur für Fahrzeugkarosserie-Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Fahrzeugkarosserie-Elemente, welche die unterschiedlichen Metalle aufweisen, aus Aluminium (1) besteht, und ein anderes der Fahrzeugkarosserie-Elemente aus Stahl (2, 3, 4, 5, 8, 8a, 8b, 9, 10, 11, 12) besteht.
Verbindungsstruktur für Fahrzeugkarosserie-Elemente nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturklebemittel (16) ein auf Epoxidharz basierendes Klebemittel ist.