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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdichten einer Hohlkammer eines Profilteils einer Kraftwagenkarosserie, insbesondere eines Schwellers einer Kraftwagenkarosserie, mit Hilfe eines Schaums.
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Es ist bekannt, in Profilbauteile von Kraftwagenkarosserien Dämpfungs- und/oder Versteifungsschäume einzubringen, um deren Schwingungen zu dämpfen und deren Steifigkeit zu verbessern. Ein derart ausgeschäumtes Karosseriebauteil ist beispielsweise aus der
DE 10 2006 055 560 A1 bekannt. Die
DE 10143550 C1 offenbart ferner ein Verfahren zur Verstärkung von Strukturelementen durch Schaumelemente, bei welchem ein Vorprodukt der Schaumelemente in einem Hohlraum des Strukturelements gebracht wird und durch eine Temperaturbehandlung zur Expansion aktiviert wird.
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Ein zumindest partielles Ausschäumen von Profilbauteilen in Fahrzeugkarosserie kann auch dazu dienen, Hohlkammern im Inneren dieser Profilbauteile gegenüber der Umgebung abzudichten. Hierzu wird typischerweise in einem Prozessschritt, der zeitlich vor der Lackierung der Karosserie angesiedelt ist, ein Schaumausgangsstoff in den zu versiegelnden Hohlraum eingebracht und durch eine Temperaturbehandlung zur Expansion aktiviert. Die zur Schaumstoffaktivierung notwendige Temperaturbehandlung fällt dabei üblicherweise mit einer Temperaturbehandlung nach einer kathodischen Tauchlackierung (KTL) zusammen. Der Ausgangsstoff, der den späteren Schaum bildet, wird also vor der kathodischen Tauchlackierung in zumindest eine Hohlkammer des auszuschäumenden Profilbauteils eingebracht, welche vor dem Durchlauf der kathodischen Tauchlackierung verschlossen wird. Dies bringt mehrere Nachteile mit sich. Zum einen kann es durch den Lufteinschluss in der Hohlkammer des Profilbauteils zu einem Aufschwimmen der Kraftwagenkarosserie während der kathodischen Tauchlackierung kommen, was die Lackierergebnisse verschlechtert. Im Inneren der verschlossenen (aber noch nicht abgedichteten) Hohlkammer können ferner Vorbehandlungsflüssigkeiten verschleppt werden, welche eine Korrosion des Profilbauteils beschleunigen können. Die Korrosion des Profilbauteils wird ebenfalls dadurch gefördert, dass die inneren Oberflächen der Hohlkammer während der kathodischen Tauchlackierung nicht beschichtet werden. Ferner kann es durch das Aufschäumen des Vorproduktes während der KTL-Trocknung zu einem unerwünschten Austritt von Schaummaterial auf gegebenenfalls noch nicht ausgehärtete Lackbereiche kommen, was wiederum die Lackierungsqualität vermindern kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches eine besonders hochqualitative und prozesssichere Abdichtung einer Hohlkammer in einem Profilbauteil durch ein zumindest partielles Ausschäumens dieser Hohlkammer ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Ein derartiges Verfahren dient zum Abdichten einer Hohlkammer eines Profilteils einer Kraftwagenkarosserie, insbesondere eines Schwellers. Bei diesem Verfahren wird zunächst die Kraftwagenkarosserie kathodisch tauchlackiert und anschließend in einem Trockenofen getrocknet. Nach dem Trocknen wird ein Schaumausgangsstoff in die Hohlkammer des Profilteils eingebracht und die Hohlkammer mit wenigstens einem Deckelelement verschlossen. Im Anschluss hieran wird der Schaumausgangsstoff aufgeschäumt. Die Aktivierung des Schaumausgangsstoffs erfolgt bevorzugt durch Wärmeeinwirkung.
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Der Schaumausgangsstoff wird in einer solchen Weise in der Hohlkammer angeordnet, dass der durch die Wärmeeinwirkung erzeugte Schaum die Hohlkammer nach außen abdichtet. Dabei kann insbesondere eine lokale, z. B. auf Bereiche mit Spalte/Ritzen der Hohlkammer begrenzte, Ausschäumung der Hohlkammer erfolgen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Schaumausgangsstoff auf einen Randbereich des Deckelelements aufgebracht, so dass der entstehende Schaum den Deckelrand gegenüber dem benachbarten Bereich des Profilteils abdichtet.
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Im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird der Schaumausgangsstoff erst im Anschluss an die kathodische Tauchlackierung in die Hohlkammer des Profilteils eingebracht. Während der kathodischen Tauchlackierung ist die Hohlkammer nicht verschlossen, so dass auch die Innenseite des Profilteils mit dem Lack beschichtet werden können, was dem Profilteil eine gute Korrosionsbeständigkeit verleiht. Gleichzeitig werden während der kathodischen Tauchlackierung eventuell im Innenraum des Profilteils verbliebene Reste weiterer Prozessflüssigkeiten ausgespült, so dass auch dieses Korrosionsrisiko beseitigt wird. Da das Profilteil während der kathodischen Tauchlackierung noch offen ist, kann es sich beim Eintauchen der Karosserie in das Lackierbad vollständig mit dem Lack füllen, so dass es nicht zu einem Aufschwimmen der Karosserie im Lackierbad kommt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vor dem Aufschäumen ein Nahtabdichtmaterial auf wenigstens einen Nahtbereich der Kraftwagenkarosserie aufgebracht. Das Aufschäumen wird zweckmäßigerweise in einem Trockenofen zum Trocknen des Nahtabdichtmaterials durchgeführt. Hierdurch kann auf einen eigenen Wärmebehandlungsschritt zum Aufschäumen des Schaumausgangsstoffes verzichtet werden. Das Verfahren lässt sich somit problemlos in bereits bestehende Fertigungslinien für Kraftwagenkarosserien integrieren, ohne dass zusätzliche, aufwändige Arbeitsstationen geschaffen werden müssen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Deckelelement, das zum Verschließen des Profilteils verwendet wird, in einer solchen Weise ausgestaltet, dass es gleichzeitig mehrere Hohlkammern verschließt. Damit können auch mehrkammerige Profile problemlos dicht verschlossen werden. Hierdurch können aufwändige Nachbearbeitungsschritte zum Entfernen von unkontrolliert ausgetretenem Schaum entfallen. Das Deckelelement besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff.
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Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
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1a eine perspektivische Darstellung eines mit einem Deckelelement verschlossenen Seitenschwellers einer Kraftwagenkarosserie, wobei das Deckelelement semitransparent dargestellt ist;
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1b eine Schnittdarstellung durch den Seitenschweller der 1a;
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2a eine perspektivische Ansicht eines weiteren mit einem Deckelelement verschlossenen Seitenschwellers; und
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2b eine Schnittdarstellung durch den Seitenschweller der 2a.
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1a und 1b zeigen einen als Strangpressprofil ausgebildeten Seitenschweller 10 eines Kraftwagens, der mehrere Hohlkammern 12, 14 umfasst. Die Hohlkammern 12, 14 sind endseitig mit einem Deckelelement 20 verschlossen, welches beide Hohlkammern 12, 14 überdeckt (siehe die Schnittdarstellung der 1b). Zwischen einem Rand 22 des Deckelelements 20 und den daran angrenzenden Bereichen des Seitenschwellers 10 befinden sich Spalte bzw. Ritze, durch die Feuchtigkeit und Verschmutzungen in die Hohlkammern 12, 14 gelangen und dort zu Korrosion führen können. Um dies zu vermeiden, sollen die Hohlkammern 12, 14 zumindest lokal (d. h. zumindest im Kontaktbereich zwischen Hohlkammern 12, 14 und Deckelelement 20) ausgeschäumt werden. Hierzu wird ein Schaumausgangsstoff 30 in die Hohlkammern 12, 14 des Schwellers 10 eingebracht und durch Wärmebehandlung aktiviert, so dass die Hohlkammern 12, 14 zumindest partiell mit einem stabilen Schaum 32 ausgefüllt werden. Dieser Schaum 32 besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff und kann ein Strukturschaum oder auch ein „weicher” (elastischer) Schaum sein.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wurde dieses Aufschäumen üblicherweise während des Trocknungsschrittes der kathodischen Tauchlackierung durchgeführt. Hierzu musste der Schaumausgangsstoff 30 vor dem kathodischen Tauchlackierbad in die Hohlkammern 12, 14 eingebracht werden und diese verschlossen werden. Hierdurch wurden die inneren Oberflächen der Hohlkammern 12, 14 nicht mitlackiert, wodurch sie korrosionsanfällig wurden. Gleichzeitig konnte es durch den Lufteinschluss innerhalb des Schwellers 10 zum Aufschwimmen der Karosserie im Lackierbad kommen, was ebenfalls unerwünscht ist und zu ungleichmäßigen Lackierergebnissen führen kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sieht daher vor, das partielle Aufschäumen des Schwellers 10 erst nach der kathodischen Tauchlackierung durchzuführen. Nach Durchlauf des Tauchlackierbades und des KTL-Trocknungsofens wird der Schaumausgangsstoff 30 in die Hohlkammern 12, 14 eingebracht und diese mit dem Deckelelement 20 verschlossen. In der bevorzugten Ausführungsform der 1a und 1b ist der Schaumausgangsstoff 30 dabei am Deckelelement 20 fixiert, so dass der Schaumausgangsstoff 30 gemeinsam mit dem Deckelelement 20 am Schweller 10 befestigt wird. Dies ist ablauftechnisch vorteilhaft, da das Deckelelement 20 unabhängig vom Profilträger 10 mit Schaumausgangsstoff 30 bestückt werden kann und eine Vorbehandlung des Profilträgers 10 mit Schaumausgangsstoff 30 entfällt. Weiterhin kann der Schaumausgangsstoff 30 in genau denjenigen Bereichen des Deckelelements 20 angebracht werden, in denen eine Abdichtung gegenüber der Umgebung erfolgen soll.
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Das Deckelelement 20 ist über ein Clipselement 24 in einer Öffnung 16 einer Schwellerwandung 17 fixiert und greift mit zwei Rastnasen 26 in die Durchgangsöffnungen 18 eines Flansches 19 des Schwellers 10 ein, so dass das Deckelelement 20 beidseitig fixiert ist.
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Nach dem Verschließen wird das Profilteil 10 einer Wärmebehandlung unterzogen, bei der aus dem Schaumausgangsstoff 30 ein Schaum 32 entsteht, der den Übergangsbereich zwischen Profilträger 10 und Deckelelement 20 versiegelt. Alternativ bzw. zusätzlich zu einer Temperatureinwirkung kann das Ausschäumen auch durch eine andere Energieform ausgelöst werden. Weiterhin kann auch ein Schaumstoff verwendet werden, dessen chemische Reaktion zeitabhängig ausgelöst wird.
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2a und 2b zeigen eine weitere Ausgestaltung eines Hohlprofilträgers 10' einer Fahrzeugkarosserie 1' mit Hohlkammern 12', 14', die endseitig mit einem Deckelelement 20' verschlossen sind. Das Deckelelement 2' übergreift mit einer Lasche 24' eine Oberseite 17' des Hohlprofilträgers 10' und rastet dort in eine in 2a nicht erkennbare Durchtrittsöffnung ein. Weiterhin ist das Deckelelement 20' ist über zwei Rastnasen 26' in Durchgangsöffnungen 18' eines Flansches 19' des Hohlprofilträgers 10 verankert und ist somit beidseitig fixiert. In einem Randbereich 22' des Deckelelements 20' ist an der Innenseite ein Schaumausgangsstoff 30' befestigt, der durch Wärmeeinwirkung aufschäumt und einen Schaum 32' bildet.
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Auch in diesem Ausführungsbeispiel durchläuft die Karosserie 1' zunächst ohne Deckelelement 20' und ohne Schaumausgangsstoff 30' die kathodische Tauchlackierung. Danach wird das mit dem Schaumausgangsstoff 30' versehene Deckelelement 20' in den Hohlprofilträger 10' eingeclipst, wodurch die Hohlkammern 12', 14' verschlossen werden. Der Schaumausgangsstoff 30' ist dabei ein sog. „low bake” Schäumling, der bereits bei einer Temperatur von etwa 140°C aufschäumt. In einem weiteren Prozessschritt werden Nahtbereiche der Karosserie 1' mit einem Nahtabdichtmaterial 50 behandelt. Anschließend wird die Karosserie 1' in einen NAD-Trockenofen überführt. In diesem an sich bekannten Verfahrensschritt wird das Nahtabdichtmaterial bei etwa 145°C thermisch ausgehärtet. Dabei kommt es zum gleichzeitig gewünschten lokalen Ausschäumen der Hohlkammern 12', 14' des Profilträgers 10' durch eine thermisch indizierte Reaktion des Schaumausgangsstoffes 30'. Der entstehende Schaum 32' bildet einen Wulst im Übergangsbereich zwischen Deckelelement 20' und Profilträger 10', der die Hohlkammern 12', 14' gegenüber der Umgebung abdichtet.
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Der expandierende Schaum 32' wird von dem Deckelelement 20' am Austreten aus dem Profilträger 10' gehindert. Aufwändige Nacharbeiten zum Entfernen ausgetretenen Schaums können daher entfallen. Allerdings kann es dennoch vorkommen, dass geringe Schaummengen durch Ritzen zwischen dem Deckelrand 22' und der Wandung des Profilträgers 10' nach außen austreten. In solchen Fällen muss sichergestellt werden, dass der Schaum 32' nicht mit dem Nahtabdichtungsmaterial 50 in Berührung kommt. Das Nahtabdichtungsmaterial 50 ist nämlich vergleichsweise spröde, während der Schaum 32' weich ist; ein physischer Kontakt zwischen dem Schaum 32' und dem Nahtabdichtungsmaterial 50 hätte daher einen negativen Einfluss auf die Dichtungseigenschaften und/oder die Haltbarkeit des NAD-Materials 50. Um einen solchen Kontakt zu vermeiden, ist das Deckelelement 20' randseitig mit einer lokalen, in die Hohlkammer 14' hinein gerichteten Schräge 23' versehen. Diese Schräge 23' bewirkt, dass der entsprechende Randbereich 22' des Deckelelements 20' in den Innenraum der Hohlkammer 14' hin verschoben ist und zwischen dem NAD-Material 50 und dem Randbereich 22' ein Abstand 52 gebildet ist. Falls beim Aufschäumen des Schaumausgangsstoffs 30' geringfügige Mengen von Schaum 32' aus der Hohlkammer 14' austreten, stellt dieser Abstand 52 sicher, dass dieser Schaum 32' nicht mit dem NAD-Material 50 in Berührung kommt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006055560 A1 [0002]
- DE 10143550 C1 [0002]
