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Die Erfindung betrifft eine Tür eines Kraftfahrzeuges, welche ein Innenblech und eine Außenhaut aufweist.
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Es ist bekannt, zur Verringerung des Gewichts von Fahrzeugen Leichtmetalle wie zum Beispiel Aluminium einzusetzen. Es existieren bereits Türen für Kraftfahrzeuge, welche eine Außenhaut aus Aluminium aufweisen, die auf ein Innenblech angebracht wird. Das komplette Kraftfahrzeug wird anschließend mitsamt der Tür einer Kathodischen Tauchbadlackierung unterzogen. Dabei wird die Karosserie auf bis zu 200°C erwärmt. Auch im Betrieb des Kraftfahrzeuges kann die Tür je nach der klimatischen Region erheblichen Temperaturunterschieden ausgesetzt sein.
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Dass unterschiedliche Metalle unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen und sich somit in Abhängigkeit von Temperaturänderungen unterschiedlich stark ausdehnen, muss zuvor konstruktiv berücksichtigt werden, damit sich in der Tür keine bleibenden Verformungen bilden. Gleichwohl können auch bei gleichen Materialpaarungen bei geometrisch gegeneinander versetzten Ausrichtungen zweier miteinander verbundener Teile thermische Ausdehnungen Spannungen in den Bauteilen auftreten.
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Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, eine Tür aufzubauen, welche bei einer Erwärmung der Tür nicht plastisch verformt wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Vorgesehen ist demgemäß eine Tür für ein Kraftfahrzeug, aufweisend:
- – ein Innenblech, welches eine Außenkante und eine parallel zur Außenkante verlaufende Abstufung aufweist,
- – eine Außenhaut, wobei die Außenhaut über eine Bördelverbindung mit dem Innenblech verbunden ist,
wobei eine Klebschicht einen durch die Abstufung gebildeten Abstand zwischen der Außenhaut und dem Innenblech überbrückt.
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Das Innenblech kann als stützendes Türgerippe ausgestaltet sein überwiegend Bestandteile eines ersten Metalls aufweisen, beispielsweise Eisen. Die Außenhaut kann überwiegend Bestandteile eines zweiten Metalls aufweisen, wobei das zweite Metall, in der elektrochemischen Redoxreihe ein anderes Oxidationsbestreben aufweist als das erste Metall (beispielsweise kann das zweite Metall überwiegend aus Aluminium bestehen).
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Enthält das Innenblech überwiegend ein edleres Metall als die Außenhaut, kann es zwischen den beiden Bauteilen Außenhaut und Innenblech zu Kontaktkorrosion kommen. Durch die Klebschicht ist der Kontaktbereich zwischen dem Innenblech und dem Außenhaut vor dem Eindringen von Wasser und eventuellen Salzen geschützt, so dass eine galvanische Reduktion eines der Metalle verhindert wird.
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Die Außenkante erstreckt sich vollständig um den Umfang des Innenblechs in dem Bereich der Tür, auf welchem die Außenhaut als Verkleidung aufgebracht wird.
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Dabei kann in einer Ausgestaltung der Abstand 2 mm bis 7 mm, insbesondere 3 mm bis 6 mm, besonders bevorzugt 4,5 mm bis 5,5 mm groß sein.
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Dieser Abstand zwischen miteinander verklebten Bauteilen ist verhältnismäßig hoch für eine Klebeschicht bei Kraftfahrzeugen. Durch die verhältnismäßig großzügige Dimensionierung wird die Klebschicht bei der unterschiedlichen Ausdehnung der Teile Innenblech und Außenhaut einer geringeren Scherbelastung ausgesetzt. Dies hat zur Folge, dass Adhäsion und Kohäsion der Klebschicht bei der unterschiedlichen Ausdehnung von Innenblech und Außenhaut in geringem Maße beeinflusst wird.
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Die Klebschicht kann in einer Ausgestaltung aus einem Kleber gebildet sein, der eine Glasübergangstemperatur aufweist, die geringer ist als 120°C, insbesondere geringer als 115°C.
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Dadurch wird erreicht, dass der Kleber bei der Erwärmung in der kathodischen Tauchbadlackierung bzw. einer sonstigen Erwärmung der Tür leicht verformbar ist. Durch die leichte Verformbarkeit setzt die Klebschicht der Verformung nur einen verhältnismäßig geringen Widerstand entgegen, so dass sich keine nach dem Verfahren noch sichtbaren Verformungen in den Bauteilen Innenblech bzw. Außenhaut einstellen können.
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In einer Ausgestaltung kann ein um die Außenkante gebogener Bördel der Außenhaut die Bördelverbindung bilden, wobei der Bördel parallel zu einer Kontur der Außenhaut ausgebildet sein kann.
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Die Bördelverbindung ist spielbehaftet, so dass die Außenhaut gegenüber dem Innenblech parallel zur Bördelverbindung verschoben werden kann. Indem der Bördel sich parallel zur Kontur der Außenhaut erstreckt, kann er sich in der Richtung, in der sich eines der Bauteile Außenhaut bzw. Innenblech stärker ausdehnt als das andere, relativ zur Außenkante bewegen. Die Außenhaut bzw. das Innenblech können sich somit bei einer Erwärmung ohne plastische Verformung ausdehnen. Die Kontur der Außenhaut ist dabei im Wesentlichen flächig und in der Regel in zumindest einer Ebene konvex zur Fahrzeugaußenseite hin gekrümmt, wobei die Außenhaut dem Fahrzeugdesign entsprechende stilistische Elemente wie beispielsweise längsverlaufende Sicken, Einbuchtungen und Aufnahmen für einen Türgriff aufweisen kann.
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Die Tür kann hergestellt werden durch ein Verfahren zur Herstellung einer Tür für ein Kraftfahrzeug, mit den Schritten:
- a) Bereitstellen eines Innenblechs, welches eine Außenkante aufweist,
- b) Bereitstellen einer Außenhaut,
- c) Aufbringen einer Klebeschicht auf der Außenhaut oder dem Innenblech im Bereich eines Absatzes, welcher einen parallel zur Außenkante innenseitig an dem Innenblech oder der Außenhaut angeordnet ist,
- d) Anlegen der Außenhaut auf das Innenblech, so dass die Klebschicht eine Innenseite der Außenhaut und eine Außenseite des Innenblechs benetzt, und
- e) Umbiegen eines äußeren Bereichs der Außenhaut um die Außenkante.
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Die Klebeschicht wird dabei als verhältnismäßig dicke Kleberaupe aufgetragen. Die Raupe kann je nach dem Abstand, der durch die Abstufung geschaffen wird, zwischen 3 mm und 12 mm, insbesondere zwischen 4 mm und 11 mm, besonders bevorzugt zwischen 5 mm und 10 mm dick sein.
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Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert.
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1: schematisch ein Kraftfahrzeug und eine vergrößerten Darstellung eines an dem Fahrzeug mit „A” gekennzeichneten Bereichs im Schnitt,
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2: schematisch ein Kraftfahrzeug und eine vergrößerten Darstellung eines an dem Fahrzeug mit „B” gekennzeichneten Bereichs im Schnitt,
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3: schematisch ein Kraftfahrzeug und eine vergrößerten Darstellung eines an dem Fahrzeug mit „C” gekennzeichneten Bereichs im Schnitt, und
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4: schematisch ein Kraftfahrzeug und eine vergrößerten Darstellung eines an dem Kraftfahrzeug mit „D” gekennzeichneten Bereichs im Schnitt, und
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5 schematisch ein Kraftfahrzeug und eine vergrößerten Darstellung eines an dem Fahrzeug mit „E” gekennzeichneten Bereichs im Schnitt, und:
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6: schematisch einen Verfahrensablauf zur Herstellung einer Türe für ein Kraftfahrzeug.
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In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zur Vereinfachung sind in den 1 bis 5 die dargestellten Schnitte an einem Kraftfahrzeug gekennzeichnet.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einer vorderen Tür 2 und einer hinteren Tür 25. Ein an dem Fahrzeug mit „A” gekennzeichneter Bereich ist unten in der 1 im Schnitt vergrößert dargestellt. Links ist ein Abschnitt 4 einer Fahrzeugkarosserie dargestellt, an dem eine Dichtung 5 angeordnet ist. Die Dichtung 5 wird beim Schließen der Tür 2 gestaucht, so dass sie sich abdichtend an die Tür 2 anlegt. In einem unteren Bereich weist der Abschnitt 4 einen Schweller 6 auf.
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Die Tür 2 ist aus einem Innenblech 7 und einer Außenhaut 8 gebildet. Das Innenblech 7 stabilisiert die Tür 2 und trägt die Außenhaut 8. An dem Innenblech 7 können weitere, nicht dargestellte Elemente wie Fensterheber, Türschlosseinrichtungen, Türöffner und Scharnierelemente angeordnet sein. Das Innenblech 7 kann auch als Gerippe ausgestaltet sein, es muss nicht notwendigerweise aus einem Blech gefertigt sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Innenblech 7 aus einem Stahlblech mit einem überwiegenden Anteil eines ersten Metalls, insbesondere Eisen gebildet sein. Die Außenhaut 8 kann als Leichtbaumaßnahme überwiegend Anteile aus einem zweiten Metall aufweisen, beispielsweise Aluminium. Aluminium ist in der elektrochemischen Redoxreihe weiter unten angesiedelt als Eisen, es ist weniger edel als Stahl und reagiert eher mit Sauerstoff. Bei Vorliegen eines Elektrolyten, welcher sowohl das Innenblech 7 als auch die Außenhaut 8 berührt, kann es dadurch zur sogenannten Kontaktkorrosion kommen. Dies kann verhindert werden, indem Wasser von Kontaktstellen ferngehalten wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist berühren sich die Außenhaut 8 und das Innenblech 7 im Bereich einer Bördelverbindung 9. Die Bördelverbindung 9 ist gebildet, indem die Außenhaut 8 an ihrem Randbereich 10 um eine Außenkante 11 des Innenblechs 7 herumgebogen wird, wodurch ein Bördel 12 gebildet wird. Der Bördel 12 ist parallel zu einer Kontur 17 der Außenhaut 8 angeordnet und relativ zu der Außenkante 11 in zur Kontur parallelen Richtungen verschiebbar.
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Innenseitig wird die Bördelverbindung 9 durch eine Klebeschicht 14 abgedichtet, so dass kein Wasser an die Bördelverbindung 9 gelangen kann. Die Klebschicht 14 überbrückt einen Abstand d zwischen einer Außenseite 13 des Innenblechs 7 und einer Innenseite 15 der Außenhaut 8. Das Innenblech 7 weist eine Abstufung 16 auf, an der die Klebschicht 14 angeordnet wird. Durch die Abstufung 16 ist der Bereich, in dem die Klebschicht 14 aufzutragen ist, deutlich gekennzeichnet. Dadurch wird das Auftragen der Klebschicht 14 bei der Herstellung der Tür 2 vereinfacht. Weiterhin wird durch die Abstufung 16 der Abstand d verhältnismäßig groß, so dass auch verhältnismäßig viel Kleber verwendet wird, um den Abstand d zu überbrücken und sowohl die Innenseite 15 der Außenhaut 8 als auch die Außenseite 13 der Innenhaut 7 zu überbrücken. Das hat die Wirkung, dass die Klebschicht 14 bei einer Relativbewegung der Außenhaut 8 relativ zum Innenblech 7 geringern Scherkräften ausgesetzt wird. Umgekehrt ist auch die von der Klebschicht 14 ausgehende, haltende Kraft parallel zur Kontur 17 der Außenhaut 8 reduziert. Dadurch kann bei einer kathodischen Tauchbadlackierung, bei der sich abhängig von dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des ersten Metalls und des zweiten Metalls das Innenblech 7 unterschiedlich stark ausdehnen kann als das Außenblech 8, die Klebschicht das Außenblech 8 nicht so stark festhalten, dass es sich plastisch verformt. Auch eine elastische Verformung durch bleibende Spannungen im Außenblech 8 wird durch die verhältnismäßig dicke Klebschicht 14 vermieden.
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2 zeigt einen weiteren Schnitt durch das Kraftfahrzeug 1 durch einen Kotflügel 18 sowie einen vorderen Abschnitt 19 der Tür 2. Die Tür 2 ist im Profil im Wesentlichen gerade ausgestaltet. An geraden wirkt sich eine thermische Ausdehnung stärker aus als an gebogenen Teilen, da die Ausdehnung nicht in der Biegung aufgehen kann. Deshalb ist eine Länge L der Abstufung 16 an zumindest einer Seite 20 der Tür 2 in der Fahrzeuglängsachse K größer als in der Fahrzeughochachse Z.
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3 zeigt einen Schnitt durch das Kraftfahrzeug 1 im Bereich einer Oberkante 21 der Außenhaut 8. In der Tür 2 ist eine Seitenscheibe 22 angeordnet, die über eine Fensterdichtung 23 nach außen abgedichtet ist. Die Fensterdichtung 23 ist an einem aufgeschobenen Dichtungsträger 24 angeordnet. Der Dichtungsträger 24 umschließt auch die Bördelverbindung 9 zwischen dem Innenblech 7 und dem Außenblech 8.
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Auch hier ist die Bördelverbindung 9 gegenüber dem Inneren der Tür durch die Klebschicht 14 abgedichtet. Die Klebschicht 14 ist umlaufend und lückenlos, so dass kein Bereich zwischen der Abstufung 16 und der Bördelverbindung 9 exponiert ist.
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4 zeigt unten einen vergrößerten Schnitt durch die Tür 2 sowie eine hintere Tür 25. Die hintere Tür 25 ist auf die gleiche Art und Weise hergestellt, wobei diese an ihrem vorderen, an die vordere Tür 2 angrenzenden Bereich einen Absatz 16 in der Außenhaut 8 aufweist, Das Innenblech 7 der hinteren Tür 25 weist dabei einen weiteren Absatz 32 auf, welcher die Innenseite 15 der Außenhaut 8 der Außenseite 13 des Innenblechs 7 ein stück zurück annähert. Hierdurch wird bei gleichbleibenden Abstand d in Fahrzeugquerrichtung Y Platz gewonnen für die hintere Kante der vorderen Tür 2. Die Klebeschicht 14 weist damit vorzugsweise eine im Wesentlichen konstante Dicke auf, bzw. der Abstand d ist in jedem Bereich im Wesentlichen gleich.
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5 zeigt einen weiteren Schnitt durch einen hinteren Bereich der hinteren Tür 25 sowie durch einen hinteren Kotflügel 26. Hier weist das Innenblech 7 der hinteren Tür 25 im Wesentlichen, zumindest funktional die gleiche Form auf, wie im Zusammenhang mit den 1 bis 3 für die vordere Tür 2 bereits beschrieben.
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6 zeigt schematisch einen Verfahrensablauf zur Herstellung einer Tür 2 und/oder 25. In einem ersten Schritt 27 wird ein Innenblech 7 bereitgestellt, welches eine Außenkante 11 aufweist. In einem zweiten Schritt 28 wird eine Außenhaut 8 bereitgestellt.
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Entweder das Innenblech 7 (siehe 1 und 2 und 5) und/oder die Außenhaut 8 (siehe 3 und 4) weisen einen Absatz 16 auf, welcher sich für das ordnungsgemäße Auftragen der Klebeschicht 14 als Kleberaupe eignet, da er deutlicher erkennbar ist. Nun wird in einem Schritt 29 die Klebeschicht 14 aufgetragen und in einem Schritt 30 die Außenhaut 8 auf das Innenblech 8 angelegt, so dass die Klebeschicht 14 beide Bauteile 7 und 8 benetzt. In einem Schritt 31 wird die Außenhaut 8 in einem äußeren Bereich umgebogen, wodurch die bereits beschriebene Bördelverbindung 9 gebildet wird.
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Gleichwohl in der vorangegangenen Beschreibung einige mögliche Ausführungen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche weitere Varianten von Ausführungen durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann naheliegenden technischen Merkmale und Ausführungsformen existieren. Es versteht sich ferner, dass die Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele zu verstehen sind, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration in keiner Weise beschränken. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Weg aufzeigen, um zumindest eine beispielhafte Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform zahlreiche Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen offenbarten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Tür
- 4
- Abschnitt
- 5
- Dichtung
- 6
- Schweller
- 7
- Innenblech
- 8
- Außenhaut
- 9
- Bördelverbindung
- 10
- Randbereich
- 11
- Außenkante
- 12
- Bördel
- 13
- Außenseite
- 14
- Klebeschicht
- 15
- Innenseite
- 16
- Absatz
- 17
- Kontur
- 18
- Kotflügel
- 19
- vorderer Abschnitt
- 20
- Seite
- 21
- Oberkante
- 22
- Seitenscheibe
- 23
- Fensterdichtung
- 24
- Dichtungsträger
- 25
- hintere Tür
- 26
- hinterer Kotflügel
- 27
- Bereistellen eines Innenblechs
- 28
- Bereitstellen einer Außenhaut
- 29
- Aufbringen einer Klebeschicht
- 30
- Anlegen der Außenhaut
- 31
- Schaffen einer Bördelverbindung
- 32
- Absatz
- d
- Abstand
- X
- Fahrzeuglängsachse
- Y
- Fahrzeugquerachse
- Z
- Fahrzeughochachse
