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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für
zumindest eine, insbesondere form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssige
Verbindung zwischen zumindest einer Rohbaustruktur und zumindest
einer Vorbaustruktur eines Kraftfahrzeuges.
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Im
derzeitigen Fahrzeugbau besteht eine Rohbaustruktur, wie z. B. eine
Karosserie, aus mehreren miteinander verbundenen metallischen Bauteilen.
Vorzugsweise sind die metallischen Bauteile dabei elektrisch leitend
miteinander verbunden, damit im Kraftfahrzeug angeordnete Verbraucher
und/oder Erzeuger von elektrischer Energie, wie z. B. die Lenkung,
die Lichtmaschine, das Radio oder dergleichen mit elektrischer Energie
versorgt werden bzw. damit diese elektrische Energie abgeben können. Üblicherweise
wird in einem Kraftfahrzeug der Minuspol des elektrischen Energiespeichers,
wie z. B. der 12V-Batterie, mit der Karosserie verbunden, so dass über
die miteinander verbundenen metallischen Bauteile ein Stromfluss
zur Batterie ermöglicht ist.
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Durch
eine solche elektrische Verbindung der metallischen Bauteile untereinander
kann eine aufwendige Verkabelung und die damit einhergehenden hohen
Kosten sowie das hohe Gewicht verringert werden.
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Ist
jedoch die Rohbaustruktur bzw. die Karosserie in Mischbauweise ausgeführt,
so dass z. B. eine Vorbaustruktur aus Aluminium und eine Rohbaustruktur
bzw. der Karosserierest aus Stahl ausgebildet ist, so kann an der
Verbindungsstelle der unterschiedlich metallisch ausgebildeten Bauteile
ein galvanisches Element auftreten. Dies führt z. B. im
Falle eine Stoffpaarung von Aluminium und Stahl dazu, dass das Aluminium
in Art einer Opferanode geschaltet ist und dadurch die elektrisch
leitende Verbindung zwischen den unterschiedlich ausgebildeten metallischen
Bauteilen eine Korrosion des unedleren Metalls sogar noch beschleunigt
wird.
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Somit
ist nicht nur im Falle von Mischbauweisen und der damit einhergehenden
Verwendung von edleren und unedleren Metallen ein Korrosionsschutz
notwendig und dies besonders an den Verbindungsstellen zwischen
zwei Bauteilen aus einem edlen und einem unedlen Metall. Infolge
der Isolierung zumindest der Verbindungsstelle wird, obwohl die Bauteile
zueinander elektrisch leitend verbunden sind, die Ausbildung einer
Salzbrücke und somit die Ausbildung eines vollständigen
galvanischen Elementes verhindert, wodurch die Korrosion besonders des
unedlen Metalls zumindest deutlich verringert werden kann.
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In
der
DE 10 2005
060 146 A1 wird ein bimetallisches Verbindungselement zum
Verbinden eines leichtmetallhaltigen Bauteils mit einem eisenhaltigen Material
beschrieben. Dabei ist das bimetallische Verbindungselement aus
einer leichtmetallhaltigen Schicht und einer eisenhaltigen Schicht
aufgebaut, wobei die beiden metallischen Schichten durch z. B. Walzen
oder Sprengplattieren miteinander verbunden sind. Zum Verbinden
von Fahrzeugbauteilen wird zumindest ein leichtmetallhaltiges Bauteil
an der leichtmetallhaltigen Schicht befestigt, während
zumindest ein eisenhaltiges Bauteil mit der eisenhaltigen Schicht
verbunden wird. Durch Einsatz eines solchen bimetallischen Verbindungselementes
gelingt im Fahrzeugbau die Verbindung von leichtmetallhaltigen Bauteilen
mit eisenhaltigen Bauteilen, wobei auch bei Verwendung eines solchen
bimetallischen Verbindungselementes die Gefahr eines galvanischen
Elementes und einer damit einhergehenden verstärkten Korrosion
des leichtmetallhaltigen Bauteiles bzw. der leichtmetallhaltigen
Schicht auftreten kann. Des Weiteren muss darauf geachtet werden, dass
die Verbindungsstellen zwischen den metallischen Bauteilen und dem
Verbindungselement vor einer Schicht, die eine Verringerung der
Leitfähigkeit mit sich bringt, wie z. B. einer Lackschicht,
geschützt werden, so dass eine ausreichend hohe Leitfähigkeit an
der Verbindungsstelle sichergestellt ist.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für Verfahren zur Herstellung zumindest einer, insbesondere
form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssigen Verbindung
zwischen zumindest einer Rohbaustruktur und zumindest einer Vorbaustruktur
eines Kraftfahrzeuges eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben,
die sich insbesondere durch eine Vereinfachung des Verfahrens auszeichnet.
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Erfindungsgemäß wird
dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs
gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand
der abhängigen Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Verfahren
zur Herstellung zumindest einer, insbesondere form- und/oder kraft- und/oder
stoffschlüssigen, Verbindung zwischen zumindest einer Rohbaustruktur
und zumindest einer Vorbaustruktur eines Kraftfahrzeuges die zumindest eine
Verbindung in einem Verbindungsbereich elektrisch leitfähig
auszubilden, wobei die Rohbaustruktur und die Vorbaustruktur in
Mischbauweise ausgeführt ist, sodass zumindest eine Struktur
in dem Verbindungsbereich aus einem eisenhaltigen Material besteht,
während die zumindest eine andere Struktur in dem Verbindungsbereich
aus einem leichtmetallhaltigen Material aufgebaut ist, wobei während
einer Rohbauphase des Kraftfahrzeuges die zumindest eine Verbindung
hergestellt wird und in einer darauffolgenden Lackierungsphase die
verbundenen Struktur zumindest in dem Verbindungsbereich lackiert wird.
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Vorteilhaft
ist durch ein solches Verfahren der Verbindungsbereich optimal elektrisch
leitend ausgebildet und durch die darauffolgende Lackierung dementsprechend
gut gegen Korrosion durch Verhinderung der Ausbildung eines galvanischen
Elementes geschützt. Zudem muss der Verbindungsbereich der
miteinander zu verbindenden Strukturen nicht gegen leitfähigkeitsbehindernde
Verschmutzungen bzw. Beschichtungen geschützt werden, da
die Prozessschritte, die einen solchen Schutz notwendig machen,
wie z. B. die Lackierung, nach der Verbindung der Strukturen miteinander
durchgeführt werden. Somit haben die Bauteile im Bereich
der Verbindung während des Verbindens der Strukturen während
der Rohbauphase sehr gute elektrische Leitfähigkeiten,
so dass die Ausbildung solcher Verbindungen während der
Rohbauphase zu einer sehr guten Leitfähigkeit im Verbindungsbereich
führt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform kann während
der Lackierphase eine elektrochemische Tauchlackierung durchgeführt
werden. Prinzipiell kann eine solche elektrochemische Tauchlackierung als
anodische Tauchlackierung (ATL) oder als kathodische Tauchlackierung
(KTL) durchgeführt werden. Dazu wird das Lackiergut in
einen elektrisch leitfähigen, wässrigen Tauchlack
eingetaucht und zwischen dem Lackiergut und einer Gegenelektrode
ein Gleichspannungsfeld angelegt. Bei der anodischen Tauchlackierung
wird das Lackiergut als Anode geschaltet und die Gegenelektrode
als Kathode. Bei der kathodischen Tauchlackierung wird im Gegensatz dazu
das Lackiergut als Kathode und die Gegenelektrode als Anode gestaltet.
Vorteilhaft an dem elektrischen Tauchlackierungsverfahren sind die
hohe Lackausbeute und die vergleichsweise geringe Belastung der
Umwelt mit Lack. Bevorzugt wird in vorliegendem Verfahren die kathodische
Tauchlackierung.
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Unter
einer Rohbaustruktur ist im Wesentlichen zumindest ein Teil der
Karosserie zu verstehen. Dabei kann die Karosserie auch schon Teile
der Außenbleche aufweisen. Üblicherweise ist die
Rohbaustruktur aus einem eisenhaltigen Material, wie z. B. aus Stahl
bzw. Stahlblechen, zusammengesetzt. Die Rohbaustruktur kann auch
aus mehreren miteinander verbundenen Bauteilen bestehen.
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An
eine solche Rohbaustruktur wird bei einer Mischbauweise z. B. eine
Vorbaustruktur angebunden, die im Gegensatz zur Rohbaustruktur aus
einem leichtmetallhaltigen Material aufgebaut ist. An eine solche
Vorbaustruktur kann wie auch an der Rohbaustruktur in nachfolgenden
Montageschritten wiederum andere Bauteile angebunden werden. Üblicherweise
ist zur Gewichtsreduktion die Vorbaustruktur aus einem leichtmetallhaltigen
Material ausgebildet, sodass eine Gewichtsreduktion schon beim Ausbilden
der Karosserie erreicht werden kann. Es ist aber auch denkbar, dass
die Vorbaustruktur aus einem eisenhaltigen Material besteht, während
die Rohbaustruktur aus einem leichtmetallhaltigen Material ausgebildet
ist. Ein wesentlicher Grundzug der Erfindung ist somit die Mischbauweise
der Rohbau-/Vorbaustruktur aus eisenhaltigen und leichtmetallhaltigen
Materialien.
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Aufgrund
dieser Mischbauweise kann es bei Nichtisolierung der Rohbau-/Vorbaustruktur
zur Ausbildung von galvanischen Elementen kommen, wie schon vorhergehend
erörtert, so dass eine Korrosion vor allem der leichtmetallhaltigen
Bauteile verstärkt wird. Vorteil einer solchen Mischbauweise
ist die hohe strukturelle Integrität und Stabilität
bei gleichzeitiger Verringerung des Gewichtes einer solchen Rohbau-/Vorbaustruktur.
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Als
leichtmetallhaltiges Material können die Leichtmetalle
Magnesium, Aluminium, Titan, Beryllium, Kalzium, Strontium, Barium,
Skandium oder Yttrium verwendet werden oder eine Legierung aus diesen
Metallen. Dabei weist definitionsgemäß ein Leichtmetall
eine Dichte von weniger als 5,0 g/cm3 auf.
Der Definition für Leichtmetalle folgend ist somit als
leichtmetallhaltiges Material auch eine Legierung von Leichtmetallen
mit anderen Metallen einsetzbar, wobei die Dichte eines solchen
leichtmetallhaltigen Materials gemäß der Definition
für Leichtmetalle weniger als 5,0 g/cm3 beträgt.
Demzufolge sind als leichtmetallhaltiges Material auch Legierungen
des Eisens mit den oben genannten Leichtmetallen einsetzbar.
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Als
eisenhaltiges Material wird im Fahrzeugbau üblicherweise
Stahl oder Stahlblech verwendet, wobei auch andere Eisenlegierungen
bis hin zu reinem Eisen eingesetzt werden können.
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In
einer solchen Mischbauweise können die unterschiedlich
metallischen Strukturen auf unterschiedlichste Art und Weise miteinander
verbunden werden. So ist eine Verbindung durch Schweißen, wie
z. B. durch Feuerschweißen, Lichtbogenschweißen,
Schutzgasschweißen, Widerstandsschweißen, Kaltpressschweißen,
Laserstrahlschweißen, Elektronenstahlschweißen,
Sprengschweißen oder dergleichen ausbildbar, wobei insbesondere
beim Widerstandsschweißen der Einsatz von in der
DE 10 2005 060 146
A1 beschriebenen Bimetallverbindungselementen von Vorteil
ist, da in diesem Fall die Elektroden aufgrund der unterschiedlichen
metallischen Materialien nicht durch zumindest ein für
die Elektroden ungeeignetes metallisches Material der Materialpaarung
der Verbindung verunreinigt werden.
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Ebenfalls
ist das Fügen bzw. Verbinden durch Umformen anwendbar,
wobei durch Durchsetzfügen, Bördeln, Walzen, Falzen
oder dergleichen die Verbindung erzeugt werden kann.
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Ebenfalls über
Verbindungselemente wie z. B. durch Verschrauben, Vernieten, durch
einen Bolzen, insbesondere einen Bimetallbolzen, oder dergleichen
kann eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Strukturen aus
unterschiedlichen metallischen Materialien hergestellt werden.
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Da
die Bauteile während der Rohbauphase form- und/oder kraft-
und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden, ist
die Oberflächengüte hinsichtlich der elektrischen
Leitfähigkeit der Bauteile dementsprechend gut, da während
der Rohbauphase die Oberflächen der Bauteile im Wesentlichen
von Stoffen befreit sind, die eine elektrische Leitfähigkeit verringern
können. Dementsprechend ist die elektrische Leitfähigkeit
an der Verbindungsstelle gut darstellbar. Somit kann die elektrische
Leitfähigkeit zwischen den einzelnen Bauteilen der Rohbau-/Vorbaustruktur
während der Rohbauphase alleinig durch die Verbindung der
Bauteile miteinander sichergestellt werden.
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Unter
der Rohbauphase im Fahrzeugbau versteht man derzeit im Wesentlichen
die Ausbildung der Karosserie ohne die Montage weiterer Bauteile wie
z. B. der Türen, der Kotflügel, der Scheinwerfer oder
dergleichen.
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Wird
der Rohbauphase eine Lackierungsphase nachgeschaltet, so werden
durch die Lackierung sämtliche Verbindungsstellen zwischen
den Bauteilen ebenfalls von der Lackschicht schützend umhüllt,
sodass Wasser und darin gelöste Salze im Bereich der Verbindungsstelle
nicht zur Ausbildung einer für das galvanische Element
notwendigen Salzbrücke führen können,
wodurch die Korrosion vor allem der Bauteile aus unedleren metallischen
Materialien verringert, wenn nicht sogar vollständig verhindert
werden kann.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale nicht nur
in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen
der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005060146
A1 [0006, 0017]