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Die Erfindung betrifft ein Karosserieteil in Form einer Tür oder Klappe, insbesondere Motorhaube oder Kofferraumdeckel, mit einem Außenblech und einem Innenblech, wobei das Innenblech in einen am Außenblech ausgebildeten Falz eingefalzt ist, und wobei das Außenblech aus Stahl und das Innenblech aus Leichtmetall hergestellt sind.
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Der Leichtbau gewinnt im Fahrzeugbau zunehmend an Bedeutung, insbesondere um den Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugen bzw. den Ausstoß von CO2 zu verringern. Eine bekannte Maßnahme zur Gewichtsreduzierung von Fahrzeugen ist im Karosseriebau die Verwendung von Aluminiumblechen sowie Stahl-Kunststoff-Verbundblechen anstelle von konventionellen Stahlblechen.
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Insbesondere sind im Karosseriebau Mischbauweisen bekannt. So beschreibt beispielsweise die
DE 10 2009 059 984 A1 eine Frontklappe für ein Kraftfahrzeug mit einem Außenblech und einem Innenblech, die durch eine Falzverbindung miteinander verbunden sind, wobei das Außenblech aus Stahl und das Innenblech aus Aluminium oder umgekehrt das Außenblech aus Aluminium und das Innenblech aus Stahl bestehen.
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Im Mischbau von Stahl und Aluminium besteht jedoch an den Kontaktstellen der unterschiedlichen Metallarten das Problem der Kontaktkorrosion. Zur Verhinderung von Kontaktkorrosion werden in der Praxis zeit- und kostenaufwendige Maßnahmen angewandt. Bei der Frontklappe gemäß der
DE 10 2009 059 984 A1 wird hierzu im Bereich der Falzverbindung eine den unmittelbaren Kontakt des Außenblechs und des Innenblechs verhindernde Dichtmasse, z. B. eine PVC-Masse, und/oder ein Klebstoff angeordnet.
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Das Einbringen der Dichtmasse bzw. des Klebstoffs in den Falzbereich erfordert mindestens einen zusätzlichen Arbeitsschritt. Dabei ist es schwierig, die Dichtmasse bzw. den Klebstoff so aufzutragen, dass nach Fertigstellung der Falzverbindung ein unmittelbarer Kontakt des Außenblechs und des Innenblechs zuverlässig entlang des gesamten Falzbereichs verhindert wird. Dies ist insbesondere dann schwierig, wenn man aus Kostengründen den Verbrauch an Dichtmasse bzw. Klebstoff minimieren möchte.
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Davon ausgehend lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Karosserieteil der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei hoher Beulfestigkeit ein relativ geringes Gewicht aufweist, bei dem eine Kontaktkorrosion zwischen Stahl und Leichtmetall zuverlässig verhindert wird und das sich wirtschaftlich herstellen lässt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Karosserieteil mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Karosserieteils sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Karosserieteil, das ein Außenblech und ein damit durch eine Falzverbindung verbundenes Innenblech aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Außenblech als Sandwichblech ausgeführt ist, welches ein äußeres Deckblech aus Stahl, ein inneres Deckblech aus Leichtmetall und eine das äußere Deckblech und das innere Deckblech miteinander verbindende Zwischenschicht aus elektrisch isolierendem Kunststoff aufweist, wobei das innere Deckblech und das Innenblech jeweils aus der gleichen Art von Leichtmetall bestehen.
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Vorzugsweise sind sowohl das innere Deckblech des Außenbleches als auch das Innenblech aus Aluminium oder Magnesium, insbesondere einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung hergestellt.
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Die aus elektrisch isolierendem Kunststoff hergestellte Zwischenschicht bewirkt eine vollständige galvanische Trennung der beiden Deckbleche des als Sandwichblech ausgeführten Außenblechs. Ein Kontakt des Außenblechs mit dem Innenblech ist nur im Bereich des Falzes vorgesehen, wobei es hier aber nicht zu einer Kontaktkorrosion zwischen dem Stahl und dem Leichtmetall kommen kann, da das vom äußeren Deckblech durch die Kunststoffschicht galvanisch getrennte innere Deckblech des Außenblechs aus einem zum Innenblech korrespondierenden Leichtmetall besteht. Unter einem elektrischen isolierenden Kunststoff wird im vorliegenden Kontext auch ein elektrisch schlecht leitender Kunststoff verstanden.
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Des Weiteren weist das erfindungsgemäße Karosserieteil aufgrund des Innenblechs aus Leichtmetall und des als Sandwichblech ausgeführten Außenblechs, mit der Zwischenschicht aus Kunststoff und dem inneren Deckblech aus zum Innenblech korrespondierendem Leichtmetall, ein besonders geringes Gewicht auf. Die erforderliche Festigkeit und Steifigkeit, insbesondere Beulsteifigkeit wird dabei insbesondere durch das äußere Deckblech aus Stahl gewährleistet.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Karosserieteils ist die Zwischenschicht des Außenblechs aus thermoplastischem Kunststoff, beispielsweise aus Polyethylen, Polypropylen oder Polyamid, oder deren Mischungen, insbesondere als PE-PA-Compound gebildet. Hierdurch wird eine gute Umformbarkeit des Außenblechs ermöglicht, so dass das Karosserieteil in komplexer Form (Kontur) hergestellt werden kann.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Kunststoff der Zwischenschicht eine Schmelztemperatur von mindestens 160°C, vorzugsweise mindestens 180°C, besonders bevorzugt mindestens 230°C aufweist. Hierdurch wird eine hohe Temperaturbeständigkeit des erfindungsgemäßen Karosserieteils sichergestellt, die insbesondere für dessen Lackierung, vorzugsweise kathodische Tauchlackierung (KTL), mit abschließender Einbrennbehandlung günstig ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Karosserieteils besteht darin, dass das äußere Deckblech des Außenblechs aus Dualphasen-Stahl hergestellt ist. Dualphasen-Stahl eignet sich besonders für Kaltumformungen mit hohem Streckziehanteil zur Herstellung komplexer festigkeitsrelevanter Karosserieteile. Augrund ihrer hohen Beulfestigkeiten bieten kaltgewalzte Dualphasen-Stähle beachtliche Potenziale für eine Gewichtseinsparung im Bereich einer Karosserie-Außenhaut. Das hohe Verfestigungsvermögen von Dualphasen-Stahl reduziert die Gefahr örtlicher Einschnürungen des Werkstoffes bei der Umformung und führt bereits bei geringen Verformungsgraden zu einer starken Anhebung der Bauteilstreckgrenze in den verformten Bereichen. Die endgültige Festigkeit des Bauteils (Außenblechs) lässt sich durch eine Wärmebehandlung, insbesondere durch ein Lackeinbrennen einstellen bzw. erhöhen. Auf diese Weise lassen sich zusätzliche Festigkeitssteigerungen von über 30 MPa erzielen.
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Vorzugsweise ist das äußere Deckblech des Außenblechs aus einem Stahl hergestellt, der 0,8–2,9 Gew.-% Mn, 0,1–1,0 Gew.-% Si und 0,015–2,0 Gew.-% Al enthält. Beispielsweise weist der Stahl des Deckblechs folgende chemische Zusammensetzung in Massenanteilen (Gew.-%) der Schmelzanalyse auf:
0,08–0,23 C
0,40–1,0 Si
0,80–2,9 Mn
max. 0,085 P
max. 0,015 S
0,015–2,0 Al
max. 0,15 Ni + Nb
max. 1,40 Cr + Mo
max. 0,20 V
max. 0,005 B
Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen.
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Des Weiteren ist das äußere Deckblech des erfindungsgemäßen Karosserieteils vorzugsweise so beschaffen, dass es eine Zugfestigkeit im Bereich von 480 bis 1.150 MPa aufweist. Hierdurch wird eine hohe Beulfestigkeit des Deckblechs und damit des Außenblechs erreicht.
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Um die Langlebigkeit des erfindungsgemäßen Karosserieteils zu erhöhen, kann nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung das äußere Deckblech zumindest außenseitig mit einer metallischen Korrosionsschutzschicht versehen sein.
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Ist das Leichtmetall aus Aluminium hergestellt, werden vorzugsweise Legierungen der Gruppen 5xxx und 6xxx, z. B. 5000 oder 6000, eingesetzt. Ist das Leichtmetall hingegen aus Magnesium hergestellt, werden vorzugsweise Legierungen der Gruppen AZ31 und höher sowie AM 50 eingesetzt.
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Eine Weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Karosserieteils besteht darin, dass der Innenbereich (Hohlraum) des Falzes mit Klebstoff versehen ist. Hierdurch wird insbesondere die Festigkeit der Falzverbindung verbessert. Zudem kann durch den Klebstoff ein Eindringen von Flüssigkeit in das Innere des Falzes verhindert werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.
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Die einzige Figur zeigt schematisch, in einer Schnittansicht, einen Randabschnitt eines Karosserieteils K mit einem Außenblech 1 und einem Innenblech 2, die durch eine Falzverbindung F miteinander verbunden sind.
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Bei dem nicht weiter dargestellten Karosserieteil K handelt es sich beispielsweise um eine Fahrzeugtür, eine Motorhaube, eine Heckklappe oder einen Kofferraumdeckel.
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Aus Gründen der Gewichtsreduzierung ist das Innenblech 2 des Karosserieteils K aus Leichtmetall, vorzugsweise aus Aluminium oder Magnesium hergestellt. Es ist vorzugsweise einschichtig (monolithisch) ausgebildet. Denkbar ist aber auch die Verwendung eines Leichtmetall-Kunststoff-Verbundblechs, z. B. eines Aluminium-Kunststoff-Aluminium-Sandwichblechs, als Innenblech 2.
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Das Außenblech 1 ist dagegen als Sandwichblech ausgeführt. Es ist aus einem äußeren Deckblech 1.1 aus Stahl, einem inneren Deckblech 1.2 aus Leichtmetall und einer das äußere Deckblech 1.1 und das innere Deckblech 1.3 miteinander verbindenden Zwischenschicht (Kernschicht) 1.3 aus elektrisch isolierendem Kunststoff aufgebaut.
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Die Kernschicht 1.3 ist KTL-beständig ausgeführt. Sie besteht vorzugsweise aus thermoplastischem Kunststoff, beispielsweise aus Polyethylen, Polypropylen oder Polyamid, oder deren Mischung, insbesondere aus einem PE-PA-Compound.
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Die Dicke des einzelnen Deckblechs 1.1, 1.2 liegt beispielsweise im Bereich von 0,05 bis 0,8 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 0,3 mm, während die Zwischenschicht (Kernschicht) 1.3 eine Dicke im Bereich von beispielsweise 0,2 bis 3,0 mm, vorzugsweise 0,3 bis 1,0 mm aufweist. Die Deckbleche 1.1, 1.2 können dabei unterschiedlich dick ausgebildet sein. Der Dickenunterschied kann beispielsweise mindestens 20%, insbesondere mindestens 30% betragen. Vorzugsweise ist das innere Deckblech 1.2 deutlich dünner als das äußere Deckblech 1.1.
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Das Außenblech (Sandwichblech) 1 und das Innenblech 2 sind vorzugsweise ausschließlich durch die Falzverbindung F miteinander verbunden. Die Falzverbindung F erstreckt sich über den gesamten Randumfang oder einen oder mehrere Abschnitte des Randumfangs des Außenblechs 1.
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Erfindungsgemäß besteht das innere Deckblech 1.2 des Sandwichbleches aus einem zum Innenblech 2 des Karosserieteils K korrespondierenden Leichtmetall, d. h. das innere Deckblech 1.2 und das Innenblech 2 sind beide beispielsweise aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung hergestellt. Durch die Verwendung gleicher Metallarten für das Innenblech 2 und das innere Deckblech 1.2 des Sandwichbleches 1 wird eine Kontaktkorrosion verhindert. In Bezug auf das äußere Deckblech 1.1, welches aus einem Stahl hergestellt ist, wird eine Kontaktkorrosion durch die Kernschicht 1.3 aus elektrisch isolierendem Kunststoff verhindert.
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Das äußere Deckblech 1.1 des Sandwichblechs ist vorzugsweise aus einem Mn-Si-Al-Stahl, insbesondere einem Dualphasen-Stahl hergestellt. Es weist eine Zugfestigkeit im Bereich von ca. 500 bis 1.150 MPa auf. Durch eine Wärmebehandlung, insbesondere eine Einbrennlackierung lässt sich bei einem solchen Deckblech ein Festigkeitszuwachs von mindestens 30 MPa erzielen.
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Optional kann das äußere Deckblech 1.1 zumindest außenseitig mit einer metallischen Korrosionsschutzschicht (nicht gezeigt), beispielsweise einer Zinkschicht versehen sein.
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Ferner kann zur Erhöhung der Festigkeit der Falzverbindung in den Hohlraum 3 des Falzes F Klebstoff (nicht gezeigt) eingebracht sein. Vorzugsweise füllt der Klebstoff dabei den vom Falz F definierten Hohlraum 3 im Wesentlichen vollständig aus.
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Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind zahlreiche Varianten denkbar, die auch bei von diesem Beispiel abweichender Gestaltung von der in den beiliegenden Ansprüchen angegebenen Erfindung Gebrauch machen. So kann die Erfindung gegebenenfalls auch bei anderen Falzarten, beispielsweise auch bei einer Kombination eines Pittsburghfalzes mit einem Stehfalz angewandt werden.
