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Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugrohbau und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
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Aus der Praxis ist es bekannt, einen Kraftfahrzeugrohbau aus Aluminium zu fertigen. Kraftfahrzeugrohbauten aus Aluminium verfügen gegenüber Kraftfahrzeugrohbauten aus Stahl über ein deutlich geringeres Gewicht. Zur weiteren Reduzierung des Gewichts ist wünschenswert, Bauteile des Kraftfahrzeugrohbaus aus einem Magnesiumwerkstoff zu fertigen und mit Bauteilen des Kraftfahrzeugrohbaus, die aus einem Aluminiumwerkstoff gefertigt sind, zu verbinden. Es ist aber bislang nicht möglich, ein Bauteil aus einem Magnesiumwerkstoff und ein Bauteil aus einem Aluminiumwerkstoff unter Gewährleistung eines ausreichenden Korrosionsschutzes lösbar miteinander zu verbinden, um eine Reparatur des Kraftfahrzeugrohbaus zu ermöglichen.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde einen neuartigen Kraftfahrzeugrohbau und ein Verfahren zum Herstellen desselben zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Kraftfahrzeugrohbau gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Der erfindungsgemäße Kraftfahrzeugrohbau weist ein erstes Bauteil aus einem Aluminiumwerkstoff und ein zweites, oberflächenbehandeltes bzw. oberflächenbeschichtetes Bauteil aus einem Magnesiumwerkstoff auf, die lösbar aneinander befestigt sind, wobei in einen Abschnitt des ersten Bauteils aus dem Aluminiumwerkstoff, der an einem Abschnitt des zweiten Bauteils aus dem Magnesiumwerkstoff zur Anlage kommt, eine Vertiefung einbracht ist, in der ein Dichtelement positioniert ist, über welches die aneinander anliegenden Abschnitte der Bauteile abgedichtet sind.
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Vorzugsweise erfolgt die lösbare Verbindung von erstem Bauteil aus dem Aluminiumwerkstoff und zweitem Bauteil aus dem Magnesiumwerkstoff über eine Flow-Drill-Schaubverbindung.
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Mit der hier vorliegenden Erfindung ist es möglich, an einem Kraftfahrzeugrohbau ein erstes Bauteil aus einem Aluminiumwerkstoff und ein zweites Bauteil aus einem Magnesiumwerkstoff lösbar miteinander zu verbinden, und zwar unter Bereitstellung eines ausreichenden Korrosionsschutzes, insbesondere für das Bauteil aus dem Magnesiumwerkstoff.
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Eine Relativbewegung, die sich trotz der lösbaren Befestigung des ersten Bauteils aus dem Aluminiumwerkstoff und des zweiten Bauteils aus dem Magnesiumwerkstoff zwischen den beiden Bauteilen ausbilden kann und die die Oberflächenbehandlung bzw. Oberflächenbeschichtung im Bereich des zweiten Bauteils aus dem Magnesiumwerkstoff beschädigen kann, ist unkritisch, da das Dichtelement, welches in der Vertiefung des Abschnitts des ersten Bauteils aus dem Aluminiumwerkstoff aufgenommen ist, die aneinander zur Anlage kommenden Abschnitte der beiden Bauteile abdichtet, und so ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Verbindungsbereich verhindert und somit einer Kontaktkorrosion entgegenwirkt.
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Vorzugsweise umgibt der Abschnitt des zweiten Bauteils aus dem Magnesiumwerkstoff den Abschnitt des ersten Bauteils aus dem Aluminiumwerkstoff zumindest abschnittsweise, wobei in den Abschnitt des ersten Bauteils aus dem Aluminiumwerkstoff, der an dem Abschnitt des zweiten Bauteils aus dem Magnesiumwerkstoff zur Anlage kommt, eine Vertiefung einbracht ist, in der ein umlaufendes Dichtelements positioniert ist. Hierdurch ist ein besonders effektiver Schutz vor Kontaktkorrosion möglich.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind das erste Bauteil aus dem Aluminiumwerkstoff und das zweite Bauteil aus dem Magnesiumwerkstoff über eine Flow-Drill-Schaubverbindung aneinander befestigt, wobei in den Abschnitt des zweiten Bauteils aus dem Magnesiumwerkstoff Ausnehmungen eingebracht sind, deren Innendurchmesser größer als ein Außendurchmesser von Flow-Drill-Schauben ist, sodass die Flow-Drill-Schauben bei der Ausbildung der Flow-Drill-Schaubverbindung ausschließlich mit dem Aluminiumwerkstoff des ersten Bauteil in Kontakt kommen. Hierdurch wird vermieden, dass die Flow-Drill-Schauben beim Verbinden des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteil mit dem Magnesiumwerkstoff des zweiten Bauteils in Kontakt kommen. Hierdurch kann eine Beschädigung der Oberflächenbeschichtung bzw. Oberflächenbehandlung des zweiten Bauteils aus dem Magnesiumwerkstoff bei der Ausbildung der Flow-Drill-Schraubverbindung verhindert werden.
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Vorzugsweise ist zwischen jedem Schraubenkopf einer Flow-Drill-Schraube und dem zweiten Bauteil aus dem Magnesiumwerkstoff jeweils eine Unterlegscheibe aus einem Aluminiumwerkstoff positioniert, um jeglichen Kontakt der Flow-Drill-Schrauben mit dem zweiten Bauteil aus dem Magnesiumwerkstoff zu unterbinden.
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Vorzugsweise besteht das Dichtelement aus einem hitzeaktiven, aufschäumbaren Werkstoff. Über ein Dichtelement aus einem hitzeaktiven, aufschäumbaren Werkstoff kann der Verbindungsbereich zwischen den beiden Bauteilen aus dem Aluminiumwerkstoff und dem Magnesiumwerkstoff besonders vorteilhaft abgedichtet und vor Kontaktkorrosion geschützt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des Kraftfahrzeugrohbaus ist in Anspruch 8 definiert.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 einen perspektivischen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugrohbaus im Bereich eines ersten Bauteils aus einem Aluminiumwerkstoff und eines zweiten Bauteils aus einem Magnesiumwerkstoff;
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2 den Ausschnitt der 1 in einer anderen Perspektive in Explosionsdarstellung;
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3 das Detail III der 1;
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4 das Detail der 3 ohne das zweite Bauteil aus dem Magnesiumwerkstoff; und
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5 ein Detail des ersten Bauteils aus dem Aluminiumwerkstoff.
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Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugrohbau 10 eines Kraftfahrzeugs, insbesondere einen Rohbau eines Personenkraftwagens.
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1 und 2 zeigen jeweils einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugrohbau 10 im Bereich eines ersten Bauteils 11 aus einem Aluminiumwerkstoff und eines zweiten Bauteils 12 aus einem Magnesiumwerkstoff.
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Bei dem ersten Bauteil 11 aus dem Aluminiumwerkstoff handelt es sich vorzugsweise um ein Aluminium-Strangpressprofil. Bei dem zweiten Bauteil 12 aus dem Magnesiumwerkstoff handelt es vorzugsweise um ein Magnesium-Druckgussteil.
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Das zweite Bauteil 12 aus dem Magnesiumwerkstoff ist zur Bereitstellung eines guten Korrosionsschutzes und einer guten Lackierbarkeit oberflächenbehandelt bzw. oberflächenbeschichtet.
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Eine Oberflächenbehandlung des zweiten Bauteils 12 aus dem Magnesiumwerkstoff kann als Konversionsbehandlung ausgeführt sein, zum Beispiel als Chrom-6-freie Chromatierung, mit einer KTL-Beschichtung darauf, auf der wiederum eine Oberflächenbeschichtung aus einem Pulver aus Epoxidharz elektrostatisch aufgetragen wird. Anschließend wird sie in einem Ofen unter Temperatureinwirkung verflüssigt und in die Oberfläche des zweiten Bauteils 12 aus dem Magnesiumwerkstoff unter Ausbildung der Oberflächenbeschichtung eingebrannt.
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Um eine Reparierbarkeit des Kraftfahrzeugrohbaus 10 zu gewährleisten, sind das erste Bauteil 11 aus dem Aluminiumwerkstoff und das zweite Bauteil 12 aus dem Magnesiumwerkstoff in einem Verbindungsbereich 13 lösbar aneinander befestigt bzw. lösbar miteinander verbunden, vorzugsweise über eine Flow-Drill-Schraubverbindung über mehrere Flow-Drill-Schrauben 14 aus Stahl.
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Wie bereits ausgeführt, sind das erste Bauteil 11 aus dem Aluminiumwerkstoff und das zweite Bauteil 12 aus dem Magnesiumwerkstoff vorzugsweise über eine Flow-Drill-Schraubverbindung lösbar einander befestigt bzw. lösbar miteinander verbunden, wobei in einen Abschnitt 16 des zweiten Bauteils 12 aus dem Magnesiumwerkstoff Ausnehmungen 17 für die Flow-Drill-Schrauben 14 eingebracht sind, deren Innendurchmesser größer als ein Außendurchmesser des Schraubenschafts der Flow-Drill-Schrauben 14 ist, sodass der Schaft der Flow-Drill-Schrauben bei der Ausbildung der Flow-Drill-Schraubverbindung ausschließlich mit dem Aluminiumwerkstoff des ersten Bauteils 15 in Kontakt kommt.
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In den entsprechenden Abschnitt 15 des ersten Bauteils 11 aus dem Aluminiumwerkstoff sind keine Ausnehmungen für die Schraubenschäfte der Flow-Drill-Schrauben 14 eingebracht, sodass dann bei der Ausbildung der Flow-Drill-Schraubverbindung die Schraubenschäfte der Flow-Drill-Schrauben 14 den Aluminiumwerkstoff im Abschnitt 15 des ersten Bauteils 11 aufschmelzen und nach dem Erkalten die Flow-Drill-Schraubverbindung bereitstellen.
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Um bei der Ausbildung der Flow-Drill-Schraubverbindung einen Kontakt von Schraubenköpfen 18 der Flow-Drill-Schrauben 14 mit dem Abschnitt 16 des zweiten Bauteils 12 aus dem Magnesiumwerkstoff zu vermeiden, sind zwischen den Schraubenköpfen 18 der Flow-Drill-Schrauben 14 und dem Abschnitt 16 des zweiten Bauteils 12 aus dem Magnesiumwerkstoff Unterlegscheiben 19 aus einem Aluminiumwerkstoff positioniert.
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Bei der Ausbildung der lösbaren Flow-Drill-Schraubverbindung zwischen den beiden Bauteilen 11, 12 des Kraftfahrzeugrohbaus 10 kommt der Abschnitt 15 des ersten Bauteils 11 aus dem Aluminiumwerkstoff an dem Abschnitt 16 des zweiten Bauteils 12 aus dem Magnesiumwerkstoff zur Anlage.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Abschnitt 16 des zweiten Bauteils 12 aus dem Magnesiumwerkstoff im Querschnitt U-artig konturiert, wobei in diesen Abschnitt 16 des zweiten Bauteils 12 aus dem Magnesiumwerkstoff der Abschnitt 15 des ersten Bauteils 11 aus dem Aluminiumwerkstoff eingelegt ist. Dabei umgibt der Abschnitt 16 des zweiten Bauteils 12 aus dem Magnesiumwerkstoff den Abschnitt 15 des ersten Bauteils 11 aus dem Aluminiumwerkstoff abschnittsweise, nämlich an drei Seiten des Aluminium-Strangpressprofils.
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Vorzugsweise kommen an allen diesen drei Seiten Flow-Drill-Schrauben 14 zur lösbaren Verbindung der beiden Bauteile 11 und 12 zum Einsatz.
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Da die in den Abschnitt 16 des zweiten Bauteils 12 aus dem Magnesiumwerkstoff eingebrachten Ausnehmungen 17 für die Schraubenschäfte der Flow-Drill-Schrauben 14 einen größeren Durchmesser aufweisen als die Schraubenschäfte der Flow-Drill-Schrauben 14, ist nach dem Ausbilden der Flow-Drill-Schraubverbindung eine geringfügige Relativbewegung zwischen dem ersten Bauteil 11 aus dem Aluminiumwerkstoff und dem zweiten Bauteil 12 aus dem Magnesiumwerkstoff möglich, die zu einer Beschädigung der Oberflächenbeschichtung bzw. Oberflächenbehandlung an dem Abschnitt 16 des zweiten Bauteils 12 aus dem Magnesiumwerkstoff führen kann.
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Wie oben ausgeführt, können sich die beiden Bauteile 11, 12 nach Ausbildung der Flow-Drill-Schraubverbindung im geringen Umfang relativ zueinander bewegen, wobei infolge dieser Bewegung die Oberflächenbehandlung bzw. Oberflächenbeschichtung am zweiten Bauteil 12 aus dem Magnesiumwerkstoff im Abschnitt 17 desselben beschädigt werden kann.
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Erfindungsgemäß ist in den Abschnitt 15 des ersten Bauteils 11 aus dem Aluminiumwerkstoff eine Vertiefung 20 eingebracht, die vorzugsweise nutartig ausgebildet ist (siehe insbesondere 5), wobei in dieser Vertiefung 20 des Abschnitts 15 des ersten Bauteils aus dem Aluminiumwerkstoff ein Dichtelement 21 positioniert ist, über welches die aneinander anliegenden und lösbar miteinander verbundenen Abschnitte 15, 16 der beiden Bauteile 11, 12 abgedichtet werden können. Vertiefung 20 und Dichtelement 21 sind dabei vorzugsweise umlaufend um den Verbindungsbereich zwischen den beiden Bauteile 11 und 12 ausgebildet.
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Über das Dichtelement 21 kann verhindert werden, dass in den Verbindungsbereich der beiden Bauteile 11 und 12 Feuchtigkeit eindringt, so dass das zweite Bauteil 12 aus dem Magnesiumwerkstoff keiner Gefahr einer Kontaktkorrosion infolge einer ggf. beschädigten Oberflächenbeschichtung bzw. Oberflächenbehandlung am Abschnitt 16 desselben ausgesetzt ist.
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Bei dem Dichtelement 21 handelt es sich vorzugsweise um Dichtelement aus einem hitzeaktiven aufschäumbaren Werkstoff, wie einem hitzeaktiven, aufschäumbaren Klebstoff. Vor der Ausbildung der Flow-Drill-Schraubverbindung ist das noch nicht aufgeschäumte Dichtelement in die Nut 20 einlegbar, um anschließend die beiden Bauteile 11, 12 über eine Flow-Drill-Schraubverbindung lösbar miteinander zu verbinden.
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Nach Ausbildung der Flow-Drill-Schraubverbindung und nach Ausbildung einer Lackierung, vorzugsweise einer kathodischen Tauchlackierung, wird der lackierte Kraftfahrzeugrohbau einer Trocknung unter Wärmeeinwirkung unterzogen, wobei dann infolge der Wärmeeinwirkung der Werkstoff des Dichtelements aufschäumt. Hierdurch wird dann eine besonders effektive Abdichtung des Verbindungsbereichs zwischen den beiden Bauteilen 11 und 12 gewährleistet und das zweite Bauteil 12 aus dem Magnesiumwerkstoff effektiv vor einer Kontaktkorrosion geschützt.
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Mit der hier vorliegenden Erfindung wird demnach ein Kraftfahrzeugrohbau 10 vorgeschlagen, bei welchem ein erstes Bauteil 11 aus einem Aluminiumwerkstoff und ein zweites Bauteil 12 aus einem Magnesiumwerkstoff lösbar miteinander verbunden sind, vorzugsweise über eine Flow-Drill-Schraubverbindung, wobei das zweite Bauteil 12 aus dem Magnesiumwerkstoff oberflächenbehandelt bzw. oberflächenbeschichtet ist.
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Zwischen den miteinander zu verbindenden Bauteilen 11 und 12 ist im Verbindungsbereich 13 derselben ein Dichtelement 21 positioniert, welches den Verbindungsbereich zwischen den beiden Bauteilen 11 und 12 vollständig umgibt, sodass ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Verbindungsbereich 13 der beiden Bauteile 11 und 12 verhindert werden kann.
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Selbst dann, wenn die Oberflächenbeschichtung bzw. Oberflächenbehandlung des zweiten Bauteils 12 aus dem Magnesiumwerkstoff infolge einer geringen Relativbewegung zwischen den lösbar miteinander verbundenen Bauteilen 11, 12 beschädigt werden sollte, besteht dann keine Gefahr einer Kontaktkorrosion an dem Abschnitt 16 des zweiten Bauteils 12 aus dem Magnesiumwerkstoff.
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Es ist demnach eine lösbare Verbindung eines Bauteils aus einem Aluminiumwerkstoff mit einem Bauteil aus einem Magnesiumwerkstoff an einem Kraftfahrzeugrohbau möglich, sodass die Reparaturfähigkeit des Kraftfahrzeugrohbaus gewährleistet werden kann. Im Reparaturfall kann die lösbare Verbindung der beiden Bauteile 11 und 12 gelöst und das Dichtelement 21 entnommen werden, um nachfolgend unter Wiederherstellung der lösbaren Verbindung zwischen den Bauteilen 11 und 12 ein neues Dichtelement 21 im Verbindungsbereich 13 zwischen den Bauteilen 11, 12 zu positionieren.
