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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verschlussplattenelementanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, auf eine Fahrzeugmotorhauben-Plattenelementanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 und auf ein Verfahren gemäß den Oberbegriff des Anspruchs 13 zum Ausbilden einer Verschlussplattenelementanordnung. Derartige gattungsgemäße Gegenstände und Verfahren sind beispielsweise aus der
DE 10 2006 033 751 B4 bekannt geworden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Es gibt verschiedene Herstellungsverfahren oder -prozesse, um eine Fahrzeugmotorhauben-, Fahrzeugkofferraum-, Fahrzeugtür-Plattenelement- oder eine andere Fahrzeugverschluss-Plattenelementanordnung auszubilden. Einer der üblicheren Herstellungsprozesse ist das Verkleben. Unter Verwendung eines Verklebungsprozesses wird eine Schicht eines teilweise viskosen Binde- oder Klebematerials auf Kontaktoberflächen von benachbarten Verschlussplattenelementen ausgegeben, die gewöhnlich aus Metallblech konstruiert sind. Die Verschlussplattenelemente können dann über ein oder mehrere Widerstandsschweißverfahren miteinander verbunden oder verschweißt werden. Starke Wärme vom Widerstandsschweißprozess hilft in einem gewissen Ausmaß, das Klebematerial in der Nähe des resultierenden Schweißstoßes lokal zu härten, wobei die restlichen Bereiche des Schweißstoßes nur verklebt sind. Das Klebematerial wird über anschließende Wärmehärtungs- und Lackeinbrennprozesse gehärtet. Im Vergleich zu einem Schweißstoß, der ausschließlich über Widerstandsschweißverfahren ausgebildet wird, schafft das Verkleben eine verbesserte Ermüdungsleistung und eine erhöhte Flexibilität an dem oder entlang des Schweißstoßes ungeachtet dessen, ob die Verschlussplattenelementanordnung selbst aus gleichen oder aus verschiedenen Materialien konstruiert ist.
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Trotz der bekannten Vorteile des Verklebens können jedoch herkömmliche Verklebungsverfahren weniger als optimal sein, wenn sie bei der Herstellung von bestimmten Arten von Verschlussplattenelementanordnungen verwendet werden. Eine verklebte Fahrzeugmotorhauben-Plattenelementanordnung verwendet beispielsweise typischerweise einen Herstellungsprozess, der weitgehend als ”Umschlagen” bezeichnet wird. Für den Fachmann auf dem Gebiet beschreibt der Begriff ”Umschlagen” den Prozess des Umfaltens oder Umbiegens eines Verschlussplattenelements oder eines Verschlussplattenelements in oder zurück auf sich oder in oder zurück auf ein benachbart angeordnetes Verschlussplattenelement. Das Klebe-/Versiegelungsmaterial wird auf eines oder beide der benachbarten Verschlussplattenelemente vor dem Umschlagprozess ausgegeben oder aufgebracht, um zusätzliche Bindefestigkeit hinzuzufügen. Nachdem das Umschlagen vollständig ist, wird die geklebte Verschlussplattenelementanordnung bei einer erhöhten Temperatur gehärtet, gewöhnlich indem die geklebte Verschlussplattenelementanordnung in einer Induktions- oder Zwischenhärtungsstation und/oder einem Lackeinbrennofen erhitzt wird, wie dies beispielsweise aus der
DE 10 2006 033 751 B4 beschrieben wird.
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Sobald zugelassen wird, dass die geklebte und gehärtete Verschlussplattenelementanordnung auf Raumtemperatur abkühlt, können sich gewisse Restspannungen in den Konstruktionsmaterialien, z. B. eines äußeren Metallblech-Plattenelements, bilden oder ergeben. Bei einigen Materialien, wie z. B. beim Kleben von Aluminium auf Aluminium, das für eine Fahrzeugmotorhauben-Plattenelementanordnung und bestimmte andere Fahrzeugverschluss-Plattenelementstrukturen typisch ist, kann sich ein gewisses Niveau an wahrnehmbarer Oberflächenverzerrung ergeben, wobei die Verzerrung potentiell zu einem weniger als optimalen Aussehen an denjenigen Abschnitten oder in denjenigen Bereichen der Plattenelementanordnung, die für die Restspannungen am anfälligsten sind, führt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Folglich wird eine optimierte Verschlussplattenelementanordnung zusammen mit einem Verfahren zum Optimieren eines Herstellungsprozesses, der zum Ausbilden einer solchen Anordnung verwendet wird, geschaffen. Wie hierin veranschaulicht, kann eine Verschlussplattenelementanordnung als Fahrzeug-Verschlussplattenelementanordnung, z. B. eine Motorhauben-Plattenelementanordnung, eine Kofferraum-Plattenelementanordnung, eine Türplattenelementanordnung usw., konfiguriert sein. Der Fachmann erkennt jedoch, dass andere Nicht-Fahrzeug-Verschlussplattenelementanordnungen unter Verwendung von gleichzeitigen Umschlag- und Verklebungsprozessen während der Herstellung auch unter Verwendung der Anordnung und des Verfahrens der Erfindung verbessert werden können.
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Sowohl die Anordnung als auch das Verfahren sollen die Induktions- oder Zwischenhärtungsstufe des Verschlussplattenelement-Herstellungsprozesses, wie vorstehend beschrieben, beseitigen, wobei somit irgendeine zugehörige Werkzeugbereitstellungsinvestition beseitigt wird, während Fälle einer durch Wärmehärtung induzierten Verzerrung von speziellen Abschnitten oder freiliegenden Oberflächen der hergestellten Verschlussplattenelementanordnung minimiert werden. Die Verschlussplattenelementanordnung wird jedoch letztlich geschaffen und sie umfasst ein erstes oder inneres Plattenelement und ein zweites oder äußeres Plattenelement, wobei das erste und das zweite Plattenelement benachbart zueinander angeordnet werden und dann umgeschlagen werden, um einen Umschlagsaum um den Umfang der Verschlussplattenelementanordnung auszubilden. Das heißt, ein Abschnitt des äußeren Plattenelements wird auf oder zumindest teilweise um den Umfang des inneren Plattenelements gebogen, gefaltet oder anderweitig umgeschlagen, um den Umschlagsaum auszubilden, zusammen mit einer Klebstoff-/Versiegelungsverbindung am Umschlagsaum, wie vorstehend beschrieben.
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Vor dem Umschlagprozess werden verschiedene Oberflächen des inneren Plattenelements einem unterschiedlichen vorbestimmten Verformungsprozess unterzogen, um vorbestimmte Oberflächenmerkmale an dem inneren Plattenelement zu erzeugen. Eine texturierte Oberfläche, die auf einer Oberfläche des inneren Plattenelements ausgebildet oder bereitgestellt wird, schafft eine Reibungsgrenzfläche zwischen dem inneren und dem äußeren Plattenelement, was folglich das Reibungsniveau und die Bindungsfestigkeit an den oder entlang der Grenzflächen zwischen dem inneren und dem äußeren Plattenelement relativ zu einem Grundlinienreibungsniveau, das von einer herkömmlich geklebten und durch Induktion gehärteten Plattenelementanordnung bereitgestellt wird, erhöht. Vor dem Umschlagen wird auch eine Schicht aus Klebe-/Versiegelungsmaterial zwischen den benachbarten Plattenelementen ausgegeben oder aufgebracht. Sobald das äußere Plattenelement in Bezug auf das innere Plattenelement umgeschlagen ist, um den Umschlagsaum auszubilden, sichern oder befestigen das Merkmal der texturierten Oberfläche und ein Merkmal einer gequetschten Kantenoberfläche das innere und das äußere Plattenelement aneinander, ohne den herkömmlich angewendeten anschließenden Schritt der Induktions- oder Zwischenhärtung vor irgendeinem endgültigen Lackeinbrennvorgang zu erfordern.
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Insbesondere umfasst eine Verschlussplattenelementanordnung, wie z. B. ein Fahrzeugmotorhauben-Plattenelement, ein Fahrzeugkofferraum-Plattenelement, ein Fahrzeugtür-Plattenelement usw., das vorstehend beschriebene innere Plattenelement und äußere Plattenelement. Das innere Plattenelement weist ein Merkmal einer texturierten Oberfläche wie z. B. eine Reihe oder einen Satz von radialen Vorsprüngen, Oberflächenunebenheiten oder irgendeine andere Oberflächenbeschaffenheit oder Oberflächentextur mit relativ hoher Reibung auf. Das innere Plattenelement besitzt auch ein Merkmal einer gequetschten Kantenoberfläche, die gestaucht oder anderweitig verformt werden kann, um den Durchmesser oder die Dicke einer Kante des inneren Plattenelements zu vergrößern. Eine Schicht aus Klebe-/Versiegelungsmaterial wird auf eines oder beide des inneren und des äußeren Plattenelements an den Grenzflächen dazwischen ausgegeben oder aufgebracht. Das äußere Plattenelement wird auf oder um das erste Plattenelement umgefaltet, umgebogen oder anderweitig umgeschlagen. Aufgrund der Merkmale der texturierten und gequetschten Oberflächen wird der Bedarf für irgendeine Induktions- oder Zwischenhärtung des Klebematerials in der herkömmlichen Weise beseitigt.
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Ein Verfahren zum Ausbilden einer solchen Verschlussplattenelementanordnung umfasst das Ausbilden von Merkmalen von texturierten Oberflächen und gequetschten Kantenoberflächen an einem ersten oder inneren Plattenelement, das Aufbringen einer Schicht aus Klebe-/Versiegelungsmaterial auf das erste und/oder das zweite Plattenelement an der Grenzfläche zwischen den Plattenelementen und das Falten, Biegen oder anderweitige Umschlagen des zweiten Plattenelements auf das erste Plattenelement, um einen Umschlagsaum auszubilden. Konfiguriert oder geformt wirken jedoch die ersten und zweiten Oberflächenmerkmale zum Erhöhen des Reibungsniveaus an den oder entlang der Grenzflächen zwischen dem ersten und dem zweiten Plattenelement relativ zu einem Grundlinienreibungsniveau eines herkömmlich geklebten oder verschweißten und durch Induktion gehärteten Verschlussplattenelements, wobei somit das erste Plattenelement am zweiten Plattenelement an dem oder entlang des Umschlagsaums ohne den Bedarf für eine Wärmehärtung des Klebematerials befestigt, gesichert oder angebracht wird.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Ausbilden des Merkmals der gequetschten Kantenoberfläche umfassen, dass eine Kante des ersten Plattenelements einem Stauchprozess unterzogen wird, d. h. indem das erste Plattenelement zwischen jeweilige Abschnitte eines Stauchblocks oder einer Stauchform eingefügt wird und dann das erste Plattenelement gehämmert, angepasst oder anderweitig geformt wird, um dadurch eine Reihe von geeigneten radialen Vorsprüngen oder Unebenheiten auszubilden. Das Ausbilden des Merkmals der texturierten Oberfläche kann umfassen, dass eine Oberfläche des ersten Plattenelements einem gleichzeitigen oder separaten Prägeprozess unterzogen wird, um dadurch das erste Plattenelement mit einem Satz von radialen Vorsprüngen oder einer anderen gewünschten Oberflächenunebenheit zu versehen. Falls erforderlich, kann das Verfahren wahlweise das Widerstandsschweißen des ersten und des zweiten Plattenelements, wie z. B. durch Punktschweißen an mehreren diskreten Schweißstößen oder entlang des Umschlagsaums, umfassen, um die Festigkeit der hergestellten Verschlussplattenelementanordnung weiter zu erhöhen.
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Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Fahrzeug-Verschlussplattenelementanordnung;
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2 ist eine schematische Querschnittsseitenansicht einer Verschlussplattenelementanordnung des Standes der Technik, die Bereiche mit potentiell erhöhter Restspannung zeigt;
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3 ist ein Ablaufplan, der einen Prozess oder ein Verfahren zur Herstellung der in 1 veranschaulichten Verschlussplattenelementanordnung beschreibt; und
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4 ist eine schematische Querschnittsseitenansicht einer vollständig hergestellten Fahrzeug-Verschlussplattenelementanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In den Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Komponenten, wobei in 1 eine Verschlussplattenelementanordnung 10 ein erstes oder inneres Plattenelement 12 und ein zweites oder äußeres Plattenelement 18 umfasst. Die Verschlussplattenelementanordnung 10 von 1 ist als beispielhafte Motorhauben-Plattenelementanordnung für die Verwendung bei einem Fahrzeug (nicht dargestellt) konfiguriert. Die Verschlussplattenelementanordnung 10 kann beispielsweise als Kofferraumplattenelement- oder Türplattenelementanordnung für ein Fahrzeug oder ein Nicht-Fahrzeug-Objekt oder irgendeine andere Plattenelementanordnung, bei der ein Metallblech-Plattenelement benachbart zu einem anderen angeordnet wird und einem Umschlagprozess, wie vorstehend beschrieben, unterzogen wird, verkörpert werden.
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Die Verschlussplattenelementanordnung 10 umfasst jedoch in jeder Konfiguration einen Umschlagsaum 14 mit einer Breite H. Der Umschlagsaum 14 wird durch Falten, Biegen oder anderweitiges Umschlagen des äußeren Plattenelements 18 in Bezug auf das innere Plattenelements 12 ausgebildet. Nach dem Umschlagen kann, falls erforderlich, der Umschlagsaum 14 widerstandsgeschweißt werden, um die Haltbarkeit und Bindefestigkeit zwischen den Plattenelementen 12, 18 weiter zu erhöhen. Das Verkleben allein kann jedoch in einigen Ausführungsformen verwendet werden. Eine Reihe von diskreten Punktschweißstellen 16 kann beispielsweise um den Umfang des Umschlagsaums 14 verwendet werden, wobei die Punktschweißstellen 16 ungefähr gleich beabstandet sind. Ebenso kann der Umschlagsaum 14 unter Verwendung beispielsweise von Laserschweißen, Lichtbogenschweißen oder anderen kontinuierlichen Schweißverfahren kontinuierlich um seinen Umfang geschweißt werden. Das innere Plattenelement 12 und das äußere Plattenelement 18 können jeweils aus ähnlichen oder verschiedenen Arten von Metallblechen konstruiert werden. Wenn die Verschlussplattenelementanordnung 10 insbesondere als Fahrzeugmotorhauben-Plattenelementanordnung konfiguriert ist, können, wie in 1 gezeigt, die Plattenelemente 12, 18 im Wesentlichen oder vollständig aus Aluminium oder einem anderen geeigneten leichtgewichtigen Metall konstruiert werden.
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In 2, die Stand der Technik angibt, ist eine Verschlussplattenelementanordnung 10A in einer Querschnittsseitenansicht gezeigt, um die Beziehung der verschiedenen Schichten untereinander genauer zu zeigen, nachdem das Umschlagen und Verschweißen gemäß einem herkömmlichen Prozess oder Verfahren vollendet wurden. Eine Schicht aus Klebematerial 22 wird zwischen dem inneren Plattenelement 12 und dem äußeren Plattenelement 18 ausgegeben oder aufgebracht, wobei der Umschlagsaum 14 durch Falten, Biegen, Wickeln oder anderweitiges Umschlagen des äußeren Plattenelements 18 in Bezug auf das innere Plattenelement 12 ausgebildet wird. Falls erforderlich, werden Punktschweißstellen 16 am freiliegenden äußeren Plattenelement 18 ausgebildet, um die Plattenelemente 12, 18 weiter zu verbinden.
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Der Umschlagprozess bildet eine umgeschlagene Kante 20 mit einer gebogenen Innenwand oder inneren Oberfläche 34. Der Umschlagsaum 14 umschließt zumindest teilweise eine Kantenoberfläche 37 des ersten Plattenelements 12 benachbart zur inneren Oberfläche 34. Das Klebematerial 22 füllt einen Hohlraum 38, der durch die Plattenelemente 12, 18 und die innere Oberfläche 34 sowie ein Paar von im Wesentlichen flachen oder linearen Grenzflächen (Pfeile A, B) zwischen den Plattenelementen 12, 18 definiert ist. Der Deutlichkeit halber sind die Grenzflächen (Pfeile A, B) viel größer oder breiter gezeigt als sie tatsächlich im Anschluss an das Kleben erscheinen würden, wie für übliche Fachleute verständlich ist. Das heißt, sobald die Plattenelemente 12, 18 verklebt wurden, wird das Klebematerial 22 aus den Grenzflächen gequetscht oder gedrängt, so dass die Plattenelemente 12, 18 unmittelbar zueinander benachbart sind. Das Klebematerial 22 würde im Hohlraum 38 bleiben. Die Oberfläche 28 des äußeren Plattenelements 18 ist in Richtung des ersten Plattenelements 12 orientiert, wobei die Schicht aus Klebematerial 22 daran klebt.
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Wie weiterhin in 2 gezeigt ist, ist innerhalb des umgeschlagenen Endes 20 der Verschlussplattenelementanordnung 10 ein Restspannungsbereich, der im Allgemeinen bei 24 gezeigt ist, vorhanden. Wie hierin verwendet, beschreibt der Begriff ”Restspannungsbereich” im Allgemeinen einen lokalisierten Bereich mit einer relativ vergrößerten oder erhöhten Spannung im Anschluss an das Umschlagen, herkömmliche Wärmehärten und Lackeinbrennen. Solche Restspannungen können zu wahrnehmbaren Oberflächenverzerrungsniveaus von ungefähr ±1 bis ±5 Millimeter führen. Außerdem können die Restspannungen zu einer erhöhten plastischen Dehnung führen, die hauptsächlich durch die Klebstoffschrumpfung verursacht wird, die im Anschluss an den Umschlagprozess während der induktiven oder Zwischenwärmehärtung auftritt. Folglich werden die Anordnung und das Verfahren der Erfindung so geschaffen, dass eine solche Wärmehärtung aus dem Herstellungsprozess beseitigt wird, wie nachstehend mit Bezug auf 3 und 4 dargelegt.
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In 3 wird in Verbindung mit 4 ein Herstellungsprozess oder -verfahren 100 zum Minimieren oder Beseitigen der Verzerrung und plastischen Dehnung der Verschlussplattenelementanordnung 10, wie vorstehend beschrieben, geschaffen. Beginnend mit Schritt 102 wird eine Kantenoberfläche 37 des inneren Plattenelements 12 zumindest teilweise gequetscht oder anderweitig verformt, um ein Merkmal 33 einer gequetschten Kantenoberfläche auszubilden, z. B. indem die Kantenoberfläche 37 einem Stauchprozess unterzogen wird. Wie hierin verwendet, beschreibt der Begriff ”Stauchen” ein Metallkaltbearbeitungsformverfahren, bei dem das Metall unter Verwendung eines gesteuerten Aufbringens von hohem Druck zu einer gewünschten Endform plastisch verformt wird, entweder indem das Metallblech zwischen jeweilige Hälften eines Stauchblocks oder einer Stauchform eingefügt wird und das Metallblech dazu gezwungen wird, sich den Merkmalen der Form anzupassen, durch Hämmern oder durch eine andere aufgebrachte Kraft.
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In Schritt 104 wird ein Oberflächenmuster oder ein Merkmal 30 einer texturierten Oberfläche mit relativ hoher Reibung auf einer Hauptoberfläche 29 des inneren Plattenelements 12 ausgebildet. Das Merkmal 30 der texturierten Oberfläche kann in verschiedenen Weisen ausgebildet werden, beispielsweise indem die Hauptoberfläche 29 des inneren Plattenelements 12 einem Prägeprozess unterzogen wird, um dadurch einen Satz von radialen Vorsprüngen, Höckern, Unebenheiten oder ein anderes gewünschtes Oberflächenmerkmal auszubilden, wie an der Grenzfläche (Pfeil B) von 4 gezeigt. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff ”Prägen” auf ein anderes Metallkaltbearbeitungsformverfahren, das auch einen großen Kraftbetrag verwendet, um ein Werkstück, wie z. B. das äußere Plattenelement 18, plastisch zu verformen, so dass sich das äußere Plattenelement 18 an eine Kontur oder Gestalt einer Form anpasst. Das Prägen kann unter Verwendung einer durch ein Zahnrad angetriebenen Presse, einer mechanischen Presse, einer hydraulisch betätigten Presse usw. durchgeführt werden und kann nach Bedarf entweder hohe Relief- oder sehr feine Merkmale bereitstellen.
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In Schritt 106 wird eine Schicht aus Klebematerial 22 auf eines oder beide des jeweiligen ersten und zweiten Plattenelements 12, 18 an den Grenzflächen, die durch die Pfeile A und B angegeben sind, ausgegeben oder aufgebracht. Wie bei 2 sind für die Zwecke der Deutlichkeit die durch die Pfeile A und B angegebenen Grenzflächen viel größer oder breiter gezeigt als sie tatsächlich erscheinen würden, nachdem das Kleben vollständig ist, d. h. nachdem das Klebematerial 22 aus den Grenzflächen gedrängt oder gequetscht wurde. Das Klebematerial 22 könnte aus einem oder zwei Polymeren konstruiert sein, wie z. B. ein Klebstoff/Versiegelungsmittel auf Epoxidbasis oder ein anderes geeignetes Material, das starke Bindefähigkeiten an den oder entlang der durch die Pfeile A und B in 4 angegebenen Grenzflächen bereitstellt, während es auch starke Abdichtungseigenschaften mit relativ schwachen Bindefähigkeiten innerhalb des Hohlraums 38 bereitstellt. Außerdem kann das Klebematerial 22 eine niedrige Rate oder ein niedriges Ausmaß an Schrumpfung, um die Verzerrung am umgeschlagenen Ende 20 zu minimieren, wie vorstehend beschrieben, mit einer maximalen zulässigen Klebstoffschrumpfrate von weniger als ungefähr 5 Volumen-% gemäß einer Ausführungsform aufweisen.
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In Schritt 108 wird das äußere Plattenelement 18 auf das innere Plattenelement 12 umgeschlagen, um dadurch den Umschlagsaum 14 (siehe 1) mit der Breite H auszubilden. Beim Umschlagen des äußeren Plattenelements 18 auf das innere Plattenelement 12 kommt das Merkmal 30 der texturierten Oberfläche mit der Oberfläche 28 des äußeren Plattenelements 18 an dem oder entlang des Umschlagsaums 14 an der durch den Pfeil B angegebenen Grenzfläche in Reibungskontakt, wodurch eine ausreichende Reibungsgrenzfläche zwischen den benachbarten Plattenelementen 12 und 18 geschaffen wird. Die Kombination des Merkmals 33 der gequetschten Kantenoberfläche und des Merkmals 30 der texturierten Oberfläche, die gemäß dem Verfahren 100 von 3 ausgebildet werden, hilft, die Plattenelemente 12, 18 aneinander zu befestigen, zu sichern oder anzubringen, ohne eine Induktions- oder Zwischenwärmehärtung des Klebematerials 22 vor irgendeinem anschließenden Endbearbeitungsprozess, z. B. Lackeinbrennen, zu erfordern. Das Klebematerial 22 wird dann selbsthärten lassen. Die Verschlussplattenelementanordnung 10 kann dann nach Bedarf in Abhängigkeit von der speziellen Konstruktion oder beabsichtigten Verwendung der Verschlussplattenelementanordnung 10 lackiert, beschichtet und/oder gebrannt werden. Übliche Fachleute werden erkennen, dass die Anordnung und das Verfahren, die vorstehend dargelegt sind, auch auf das Umschlagen von drei Plattenelementstapeln angewendet werden können. Ebenso kann das Konzept durch Steuern oder Versehen des Klebematerials 22 mit verschiedenen Binde- und Dichtungseigenschaften leicht auf Konstruktion eines inneren Stahlplattenelements/äußeren Aluminiumplattenelements oder andere Konstruktionen unter Verwendung von anderen verschiedenen Metallen angewendet werden.
