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HINTERGRUND
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Das Ersetzen der Dachhäute bzw. Dachverkleidungen aus kohlenstoffarmem Stahl oder Stahllegierung, die am häufigsten in Kraftfahrzeugen verwendet werden, durch Dachverkleidungen aus Aluminium oder aluminiumbasierter Legierung ist eine attraktive Option für die Fahrzeuggewichtsreduktion. Oftmals wird jedoch der Rest der Fahrzeugkarosseriestruktur weiterhin aus Stahl gefertigt. Verbinden einer Aluminiumdachverkleidung mit einer Stahlkarosserieverkleidung ist aufgrund der Überlegungen der Wärmeausdehnung der ungleichen Materialien schwierig. Die Kombination der Aluminiumdachverkleidung, die an der Stahlkarosserie befestigt ist, kann Druckspannungen in der Aluminiumdachverkleidung erzeugen, wenn die Karosserie erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird, wie jenen, die zum Härten oder Einbrennen der auf die Karosserie aufgetragenen Farbe erforderlich sind. Diese Spannungen können zu inakzeptablen Erscheinungsmerkmalen im sichtbaren Segment der Dachverkleidung führen.
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Hersteller befestigen die Aluminiumdachverkleidung derzeit nach dem Schweißverfahren im Zusammenbau an der Stahlkarosserieverkleidung. Dieses Verfahren umfasst in der Regel einen Klebevorgang. Es können auch Stanznieten verwendet werden, um die Aluminiumdachverkleidung an der Stahlkarosserieverkleidung zu befestigen. Obwohl dieser Ansatz im Hinblick auf eine Fahrzeuggewichtsreduktion attraktiv ist, birgt er Probleme aufgrund der erheblich unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Aluminium und Stahl (ungefähr 22,5 × 10–6 m/m K für Aluminium und ungefähr 13 × 10–6 m/m K für Stahl). Der Klebstoff muss in der Lage sein, die durch die Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen der Dachverkleidung und der Stahlkarosserieverkleidung hervorgerufene Verzerrung zu absorbieren. Da der Stahl und das Aluminium durch die Nieten dauerhaft miteinander verbunden sind, entwickelt diese Differenz in der Wärmeausdehnung von Stahl und Aluminium ferner immer dann Spannungen im Aluminium und im Stahl, wenn sich die Fahrzeugkarosserietemperatur von der Temperatur unterscheidet, bei der die Verbindung vorgenommen wurde. Die höchste Temperatur, die die Fahrzeugkarosserie erfährt, ist während der Herstellung, wenn die zusammengefügte Karosserie lackiert wird. Automobilfarbe besteht aus einer Reihe von Schichten, die separat aufgetragen werden und dann bei einer erhöhten Temperatur gehärtet werden. Die Farbe wird gehärtet, indem die lackierte Karosserie durch einen oder mehrere Farbeinbrennöfen geführt wird, um die Karosserietemperatur auf ungefähr 180–200°C zu erhöhen und sie bei der Temperatur für mindestens 20 Minuten zu belassen. Diese erhöhte Temperatur kann ausreichen, um plastische Verformung in der Aluminiumdachverkleidung zu initiieren. Da plastische Verformung bei Kühlung nicht umgekehrt wird, kann jede solche Verformung zu einem Erscheinungsmerkmal wie einer Falte oder einer Wölbung in der Dachverkleidung führen, die für den Kunden inakzeptabel sein könnte.
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Ferner kann es zu galvanischer Korrosion führen, wenn die Dach- und die Fahrzeugkarosserieverkleidungen in Kontakt oder elektrisch verbunden sind. Das Risiko für diese Korrosion wird erhöht, wenn Wasser vorliegend ist, wie in den Dachrinnenbereichen. Was den Klebstoff betrifft, so verwendet das aktuelle Verbindungsverfahren die Farbeinbrennöfen, um die Klebstoffbindung der Aluminiumdachverkleidung an der Stahlkarosserieverkleidung zu härten. Jedoch kann die Wärme der Farbeinbrennöfen eine Verzerrung der Aluminiumdachverkleidung bezogen auf die Stahlkarosserie hervorrufen, was einen Biegeeffekt erzeugt. Wenn es locker belassen wird, würde sich die Dachverkleidung genug biegen, um die Klebebindung zwischen der Dachverkleidung und der Fahrzeugkarosserie aufzubrechen.
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KURZE BESCHREIBUNG
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Gemäß einem Gesichtspunkt umfasst eine Fahrzeuganordnung eine Dachstruktur, die eine Dachverkleidung aus Aluminium oder einer aluminiumbasierten Legierung aufweist, und eine Fahrzeugkarosserie, die die Dachstruktur stützt und aus Stahl oder einer Stahllegierung gebildet ist. Die Fahrzeugkarosserie weist ein Paar in Seitenrichtung beabstandete Seitenverkleidungen, eine vordere Dachreling und eine hintere Dachreling auf. Jede Dachreling verläuft zwischen den Seitenverkleidungen. Mindestens eine Klammer sichert die Dachstruktur an der Fahrzeugkarosserie. Die Klammer weist einen ersten Abschnitt, der an der Dachverkleidung befestigt ist, und einen zweiten Abschnitt, der von der Dachstruktur weg verläuft und an der Fahrzeugkarosserie angeschweißt ist, auf. Die Klammer ist aus Stahl oder einer Stahllegierung gebildet. Ein Klebstoff, der nach innen von der Schweißverbindung der Fahrzeugkarosserie und dem zweiten Abschnitt der Klammer angeordnet ist, bindet den zweiten Abschnitt an die Fahrzeugkarosserie. Der Klebstoff dichtet die befestigte Verbindung der Dachverkleidung und des ersten Abschnitts der Klammer gegen Feuchtigkeit ab, um galvanische Korrosion zwischen den ungleichen Materialien der Dachverkleidung und der Klammer zu verhindern. Der Klebstoff reduziert ferner thermische Verzerrung der befestigten Dachverkleidung bezogen auf die Fahrzeugkarosserie, wenn die Fahrzeuganordnung in einem Farbeinbrennofen während der Herstellung der Fahrzeuganordnung erwärmt wird.
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Gemäß einem anderen Gesichtspunkt umfasst eine Fahrzeuganordnung eine Fahrzeugdachstruktur, die eine Dachverkleidung und eine Fahrzeugkarosserie umfasst. Die Fahrzeugdachstruktur ist aus Aluminium oder einer aluminiumbasierten Legierung gebildet. Die Fahrzeugkarosserie weist ein Paar in Seitenrichtung beabstandete Seitenverkleidungen und eine vordere Dachreling und eine hintere Dachreling auf, die zwischen den Seitenverkleidungen verlaufen. Die Seitenverkleidungen zusammen mit der vorderen und der hinteren Dachreling stützen die Fahrzeugdachstruktur. Die Fahrzeugkarosserie ist aus Stahl oder einer Stahllegierung gebildet. Ein Paar Seitenklammern verbindet die Seitenverkleidungen mit der Dachverkleidung, eine vordere Klammer verbindet die vordere Dachreling mit der Dachverkleidung, und eine hintere Klammer verbindet die hintere Dachreling mit der Dachverkleidung. Jede Klammer weist einen ersten Abschnitt, der an der Dachverkleidung befestigt ist, und einen zweiten Abschnitt, der von der Dachverkleidung nach außen verläuft und an der Fahrzeugkarosserie angeschweißt ist, auf. Jede Klammer ist aus Stahl oder einer Stahllegierung gebildet. Die Fahrzeugdachstruktur ist mit einem Klebstoff an die Fahrzeugkarosserie gebunden. Jede der Klammern sorgt für einen kontinuierlichen vertikalen Spalt von ungefähr 4 nun bis ungefähr 6 mm zwischen der Dachverkleidung und der Fahrzeugkarosserie, und der Klebstoff ist in dem Spalt bereitgestellt. Der Klebstoff dichtet die befestigte Verbindung der Dachverkleidung und des ersten Abschnitts der Klammer gegen Feuchtigkeit ab, um galvanische Korrosion zwischen den ungleichen Materialien der Dachverkleidung und der Klammer zu verhindern. Der Klebstoff reduziert ferner thermische Verzerrung der befestigten Dachverkleidung bezogen auf die Fahrzeugkarosserie, wenn die Fahrzeuganordnung in einem Farbeinbrennofen während der Herstellung der Fahrzeuganordnung erwärmt wird.
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Gemäß noch einem anderen Gesichtspunkt umfasst ein Verfahren zum Zusammenbauen eines Fahrzeugs das Bereitstellen einer Fahrzeugkarosserie aus Stahl oder einer Stahllegierung, wobei die Fahrzeugkarosserie ein Paar in Seitenrichtung beabstandete Seitenverkleidungen, eine vordere Dachreling und eine hintere Dachreling aufweist, wobei jede Dachreling zwischen den Seitenverkleidungen verläuft; Bereitstellen einer Fahrzeugdachstruktur aus Aluminium oder einer aluminiumbasierten Legierung, wobei die Fahrzeugdachstruktur eine Dachverkleidung mit einer am Umfangsrandabschnitt bereitgestellten Flanschstruktur aufweist, wobei der Flanschabschnitt eine vertikale Wand und eine horizontale Oberfläche aufweist; Auftragen eines Klebstoffs auf die horizontale Oberfläche der Flanschstruktur um einen gesamten Umfang der Dachverkleidung; Bereitstellen eines Paars Seitenklammern, einer vorderen Klammer und einer hinteren Klammer, wobei jede Klammer aus Stahl oder einer Stahllegierung gebildet ist, und Positionieren jeder der Klammern an der Flanschstruktur, so dass der Klebstoff zwischen jeder Klammer und der Flanschstruktur ist; Positionieren der Fahrzeugdachstruktur zusammen mit den Klammern an der Fahrzeugkarosserie; Befestigen jeder der Klammern an der vertikalen Wand der Flanschstruktur; Schweißen der Seitenklammern an die Seitenverkleidungen, der vorderen Klammer an die vordere Dachreling und der hinteren Klammer an die hintere Dachreling; und Erwärmen der Fahrzeugkarosserie zusammen mit der Fahrzeugdachstruktur und den Klammern auf eine vorgegebene Temperatur, um den Klebstoff zu härten.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Fahrzeuganordnung, die eine Fahrzeugkarosserie aus Stahl oder einer Stahllegierung und eine Fahrzeugdachstruktur aus Aluminium oder einer aluminiumbasierten Legierung aufweist.
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2 ist eine Querschnittsansicht entlang eines Seitenabschnitts der Fahrzeuganordnung.
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3 ist eine Querschnittsansicht entlang eines Vorderabschnitts der Fahrzeuganordnung.
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4 ist eine Querschnittsansicht, entlang eines Hinterabschnitts der Fahrzeuganordnung gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung.
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5 ist eine Querschnittsansicht entlang eines Hinterabschnitts der Fahrzeuganordnung gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung.
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6A, 6B und 6C zeigen thermische Verzerrung der befestigten Dachverkleidung bezogen auf die Fahrzeugkarosserie, wenn die Fahrzeuganordnung in einem Farbeinbrennofen während der Herstellung der Fahrzeuganordnung erwärmt wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es versteht sich, dass die Beschreibung und die Zeichnungen hierin lediglich veranschaulichend sind und dass verschiedene Modifikationen und Änderungen in den offenbarten Strukturen vorgenommen werden können, ohne von der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Im Allgemeinen sind die Figuren der beispielhaften Fahrzeugdachstruktur nicht maßstabsgerecht. Wie hier verwendet, verlaufen Seiten- bzw. Querrichtungen quer über das Fahrzeug, d. h. Richtungen nach links und rechts. Gleichermaßen beziehen sich Längsrichtungen auf Vorwärts- und Rückwärtsfahrtrichtungen des Fahrzeugs, und die vertikalen Richtungen beziehen sich auf Höhe, d. h. Richtungen nach oben und nach unten. Es versteht sich auch, dass die verschiedenen identifizierten Komponenten der beispielhaften Fahrzeugdachstruktur, die hierin offenbart sind, lediglich Begriffe des Fachgebiets sind, die von einem Hersteller zum anderen variieren können und die vorliegende Offenbarung nicht beschränken sollen.
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Zunehmend werden kohlenstoffarmer Stahl oder Stahllegierungen, lange das Material der Wahl für Fahrzeugkarosseriekonstruktion, durch Materialien mit höherem Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, wie Aluminium oder aluminiumbasierte Legierungen, ersetzt. Dieser Trend wird durch den Wunsch gestärkt, das Fahrzeuggewicht zugunsten verbesserter Kraftstoffeinsparung zu reduzieren. Ein Beispiel dafür ist die beispielhafte Fahrzeuganordnung 100, die eine Dachstruktur 102 aus Aluminium oder aluminiumbasierter Legierung aufweist, die an der Fahrzeugkarosserie 104 aus Stahl oder Stahllegierung befestigt ist. Wie in 1 schematisch dargestellt, weist die Fahrzeugkarosserie 104 ein Paar in Seitenrichtung beabstandete Karosserieelemente oder Seitenverkleidungen 112, 114, um Seiten eines Fahrgastraums 116 zu definieren, und eine vordere Dachreling 118 und eine hintere Dachreling 120, die zwischen den Seitenverkleidungen verläuft, auf. Die Karosserieelemente 112, 114 können mit Ausnahme ihrer Anordnung auf gegenüberliegenden Seiten der Fahrzeuganordnung 100 identisch aufgebaut sein. Mindestens ein Kreuzelement oder Dachspriegel 122 kann zwischen der vorderen und der hinteren Dachreling 118, 120 angeordnet sein und verläuft zwischen den beabstandeten Karosserieelementen 112, 114. Die Seitenverkleidungen zusammen mit der vorderen und der hinteren Dachreling 118, 120 stützen die Dachstruktur 102 über dem Fahrgastraum 116. An der Fahrzeugkarosserie 104 ist die beispielhafte Fahrzeugdachstruktur 102 befestigt.
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Bezugnehmend auf 2 weist die Fahrzeugdachstruktur 102 eine Dachverkleidung 132 aus Aluminium oder aluminiumbasierter Legierung auf, das über dem Fahrgastraum 116 liegt. Die Dachverkleidung 132 kann Versteifungsrippen 134 aufweisen, die zum Aufnehmen von Lasten ausgelegt sind, die der Dachverkleidung von darauf transportierten Artikeln, zum Beispiel in einem Gepäckträger, auferlegt werden. Diese Rippen werden üblicherweise auf Fahrzeugen wie Geländewagen oder Transporter verwendet, da die Dachverkleidungen für diese Fahrzeuge umfangreich und generell flach sind. Die Rippen 134 versteifen die Dachverkleidung 132 und helfen, dass es seine Form behält. Für Dachverkleidungen, die in kleineren Fahrzeugen, wie Limousinen, verwendet werden, sind diese Rippen im Allgemeinen nicht erforderlich. Die Dachverkleidung 132 ist in der Draufsicht generell rechteckig, da jedoch entsprechend des Fahrzeugstylings einzelne Fahrzeugdachstrukturen erforderlich sind, kann die Dachverkleidung alternative Formen aufweisen. Die Dachverkleidung 132 weist einen vorderen Endabschnitt 140, einen hinteren Endabschnitt 142 und gegenüberliegende Seitenabschnitte 144, 146 auf, die in Längsrichtung zwischen dem vorderen und dem hinteren Endabschnitt verlaufen. Die Fahrzeugdachanordnung 102 weist ferner mindestens einen Dachversteifer auf, der zwischen den Seitenabschnitten 144, 146 verläuft. Im zusammengefügten Zustand der Fahrzeuganordnung 100 kann eine Dachversteifung (nicht dargestellt) über dem Dachspriegel liegen 122; obwohl die Dachversteifung nicht erforderlich ist. Wie gut bekannt ist, kann eine Öffnung (nicht dargestellt) in der Dachverkleidung 132 für eine Schiebedachanordnung (nicht dargestellt) bereitgestellt sein.
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Mindestens eine Klammer aus Stahl oder einer Stahllegierung sichert die Dachstruktur 102 an der Fahrzeugkarosserie 104. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben ist, weist die mindestens eine Klammer einen ersten Abschnitt, der an der Dachverkleidung 132 befestigt ist, und einen zweiten Abschnitt, der von der Dachstruktur 102 weg verläuft und an die Fahrzeugkarosserie 104 angeschweißt ist, auf. Die Dachverkleidung 132 weist eine obere horizontale Oberfläche 150 auf, die mit einer Flanschstruktur 152 verbunden ist, die an einem Umfangsrandabschnitt der oberen horizontalen Oberfläche bereitgestellt ist. Gemäß einem Gesichtspunkt verläuft die Flanschstruktur 152 um den gesamten Umfangsrandabschnitt der oberen horizontalen Oberfläche 150. Die Flanschstruktur 152 wird generell durch eine vertikale Wand und eine untere horizontale Oberfläche (untere bezogen auf die obere horizontale Oberfläche 150) definiert. Der erste Klammerabschnitt ist an der vertikalen Wand befestigt, und der zweite Klammerabschnitt ist an die untere horizontale Oberfläche geklebt oder gebunden.
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Insbesondere weist die mindestens eine Klammer ein Paar Seitenklammern 160, 162, eine vordere Klammer 164 und eine hintere Klammer 166 auf. Die Seitenklammern 160, 162 verlaufen in Längsrichtung auf der Dachverkleidung 132 zwischen dem vorderen und dem hinteren Endabschnitt 140, 142 der Dachverkleidung 132 und verbinden die Seitenverkleidungen 112, 114 mit den jeweiligen Seitenabschnitten 144, 146 der Dachverkleidung 132. Die vordere Klammer 164 verläuft in Seitenrichtung über die Dachverkleidung 132 zwischen den Seitenabschnitten 144, 146 und verbindet die vordere Dachreling 118 mit dem vorderen Endabschnitt 140 der Dachverkleidung 132. Die hintere Klammer 166 verläuft auch in Seitenrichtung über die Dachverkleidung 132 zwischen den Seitenabschnitten 144, 146 und verbindet die hintere Dachreling 120 mit dem hinteren Endabschnitt 142 der Dachverkleidung 132. Jede Klammer 160, 162, 164, 166 ist separat von der Dachverkleidung 132 und ist fest daran gesichert, um eine Befestigung der Dachverkleidung und der Fahrzeugkarosserie 104 zu erleichtern. Die Klammern 160, 162, 164, 166 können separat voneinander sein oder können ein einstückiges Element sein, wie ein einzelner Rahmen. Wie in 1 dargestellt, verlaufen die vier Klammern 160, 162, 164, 166 zusammen um ca. einen gesamten Umfang der Dachverkleidung 132.
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2 zeigt die Seitenverkleidung 112 mit dem Seitenabschnitt 144 über die Seitenklammer 160 verbunden. Um die Erklärung der vorliegenden Offenbarung zu vereinfachen, werden nur der Aufbau der Seitenverkleidung 112 und dessen Verbindung mit der Fahrzeugdachstruktur 102 erörtert, Es versteht sich jedoch, dass die Seitenverkleidung 114 den gleichen Aufbau mit einer ähnlichen Verbindung an der Fahrzeugdachstruktur 102 aufweisen kann. Die Seitenverkleidung 112 weist eine äußere Verkleidung 170 und eine innere Verkleidung 172 auf. Wie gut bekannt ist, kann eine Verstärkung (nicht dargestellt) zwischen der äußeren und der inneren Verkleidung angeordnet sein. Die äußere Verkleidung 170 weist eine Flanschstruktur mit einer vertikalen Wand 176 und einer horizontalen Wand 178 auf. Die innere Verkleidung 172 weist auch eine Flanschstruktur mit einer horizontalen Wand 182 auf. Die jeweiligen horizontalen Wände 178, 182 der äußeren Verkleidung 170 und der inneren Verkleidung 172 haben komplementäre Formen, die verschachtelt und miteinander verschweißt sind. Der Seitenabschnitt 144 der Dachverkleidung 132 weist einen Seitenabschnitt 190 der Flanschumfangsstruktur 152 mit einer vertikalen Wand 192 und einer unteren horizontalen Oberfläche 194 auf (untere bezogen auf die obere horizontale Oberfläche 150). Es versteht sich, dass die jeweiligen Flanschstrukturen der Seitenverkleidung 112 und der Dachverkleidung 132 eine Dachrille 198 definieren, in der Montagebolzen 200 zur Befestigung einer Dachleiste (nicht dargestellt) bereitgestellt sind. Jeder Montagebolzen 200 kann fest an den horizontalen Wänden 178, 182 der äußeren Verkleidung 170 und der inneren Verkleidung 172 befestigt (z. B. angeschweißt) sein.
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Die Seitenklammer 160 verbindet die Seitenverkleidung 112 mit dem Seitenabschnitt 190 der Flanschumfangsstruktur 152 des Dachverkleidungsseitenabschnitts 144. Die Seitenklammer 160 weist einen ersten Abschnitt 210 und einen zweiten Abschnitt 212 auf. Der erste Abschnitt 210 ist an der vertikalen Wand 192 befestigt. Der zweite Abschnitt 212 verläuft von der Dachverkleidung 132 über einen Abstand, der ungefähr gleich einem Abstand oder Freiraum zwischen der äußeren Verkleidung 170 und der Dachverkleidung ist, nach außen, Dies ermöglicht, dass der zweite Abschnitt 212 sowohl an die untere horizontale Oberfläche 194 geklebt oder gebunden als auch fest an der horizontalen Wand 178 der äußeren Verkleidung 170 befestigt (z. B. angeschweißt) sein kann. Wie in 2 abgebildet, ist die Seitenklammer 160 im Wesentlichen L-förmig, und der erste Abschnitt 210 der Seitenklammer 160 ist ein vertikaler Bügel 216, und der zweite Abschnitt 212 ist ein horizontaler Bügel 218. Der vertikale Bügel 216 ist über irgendein in der Technik bekanntes mechanisches Mittel, wie, jedoch nicht beschränkt auf das dargestellte Klemmen des vertikalen Bügels 216 an die vertikale Wand 192, mit einem Inneren der vertikalen Wand 192 der Dachverkleidung verbunden. Zum Beispiel sollte es sich verstehen, dass der vertikale Bügel 216 an die vertikale Wand 192 angeschweißt oder mithilfe von Stanznieten, Schrauben usw, damit verbunden sein kann. Der horizontale Bügel 218 weist eine stufenförmige Konfiguration auf, die einen oberen Abschnitt 220 (d. h. einen Abschnitt, der näher an der oberen horizontalen Oberfläche 150 der Dachverkleidung 132 ist) und einen unteren Abschnitt 222 aufweist. Der obere Abschnitt 220 des horizontalen Bügels 218 ist mit einem elektrisch nicht leitfähigen Klebstoff 230 an die untere horizontale Oberfläche 194 der Dachverkleidung 132 geklebt oder gebunden. Als solche ist die Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt 210 der Seitenklammer 160 und der vertikalen Wand 192 der Dachverkleidung 132 vom Klebstoff 230 nach innen positioniert. Der untere Abschnitt 222 verläuft nach außen über ein Ende der unteren horizontalen Oberfläche 194 hinaus und entspricht ungefähr einer Abmessung der horizontalen Wand 178 der äußeren Verkleidung 170. Dies ermöglicht eine Verschachtelung und feste Befestigung (z. B. Schweißung) des unteren Abschnitts an den jeweiligen horizontalen Wänden 178, 182 der äußeren Verkleidung 170 und der inneren Verkleidung 172, Der Montagebolzen 200 kann fest am unteren Abschnitt 222 befestigt (z. B. angeschweißt) sein.
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3 zeigt die vordere Dachreling 118, die über die vordere Klammer 164 mit dem vorderen Endabschnitt 140 der Dachverkleidung 132 verbunden ist. Die vordere Dachreling 118 weist eine äußere Verkleidung 240 und eine innere Verkleidung 242 auf. Wie gut bekannt ist, kann eine Verstärkung (nicht dargestellt) zwischen der äußeren und der inneren Verkleidung angeordnet sein. Die äußere Verkleidung 240 weist eine Flanschstruktur mit einer vertikalen Wand 246 und einer horizontalen Wand 248 auf. Die horizontale Wand 248 kann eine stufenförmige Konfiguration aufweisen und weist einen vertieften Abschnitt 250 auf, der von der vertikalen Wand 246 ausgeht. Die innere Verkleidung 242 weist auch eine Flanschstruktur mit einer horizontalen Wand 152 auf. Der vertiefte Abschnitt 250 der horizontalen Wand 248 der äußeren Verkleidung ist fest an der horizontalen Wand 252 der inneren Verkleidung befestigt (z. B. angeschweißt). Der vordere Endabschnitt 140 der Dachverkleidung 132 weist einen vorderen Abschnitt 260 der Flanschumfangsstruktur 152 mit einer vertikalen Wand 262 und eine untere horizontale Oberfläche 264 (untere bezogen auf die obere horizontale Oberfläche 150) auf. Die untere horizontale Oberfläche 264 verläuft unter einem Endabschnitt einer Windschutzscheibe 270, die an der Fahrzeugkarosserie 104 angebracht ist.
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Die vordere Klammer 164 verbindet die vordere Dachreling 118 mit dem vorderen Abschnitt 260 der Flanschumfangsstruktur 152 des vorderen Endabschnitts 140 der Dachverkleidung. Die vordere Klammer 164 weist einen ersten Abschnitt 280 und einen zweiten Abschnitt 282 auf. Der erste Abschnitt 280 ist an der vertikalen Wand 262 befestigt. Der zweite Abschnitt 282 verläuft von der Dachverkleidung 132 über einen Abstand, der ungefähr gleich einem Abstand, den die horizontale Wand 248 der äußeren Verkleidung 240 von der Dachverkleidung 132 nach außen verläuft, nach außen. Dies ermöglicht, dass der zweite Abschnitt 282 sowohl an die untere horizontale Oberfläche 264 geklebt oder gebunden als auch fest an der horizontalen Wand 248 der äußeren Verkleidung 240 befestigt (z. B. angeschweißt) sein kann. Wie in 3 abgebildet, ist die vordere Klammer 164 im Wesentlichen L-förmig, und der erste Abschnitt 280 der vorderen Klammer 164 ist ein vertikaler Bügel 286, und der zweite Abschnitt 282 ist ein horizontaler Bügel 288. Der vertikale Bügel 286 ist über irgendein in der Technik bekanntes mechanisches Mittel, wie, jedoch nicht beschränkt auf das dargestellte Klemmen des vertikalen Bügels 286 an die vertikale Wand 262, mit einem Inneren der vertikalen Wand 262 der Dachverkleidung verbunden. Zum Beispiel sollte es sich verstehen, dass der vertikale Bügel 286 an die vertikale Wand 262 angeschweißt oder mithilfe von Stanznieten, Schrauben usw. damit verbunden sein kann. Der horizontale Bügel 288 weist eine stufenförmige Konfiguration auf, die einen oberen Abschnitt 290 (d. h. einen Abschnitt, der näher an der oberen horizontalen Oberfläche 150 der Dachverkleidung 132 ist) und einen unteren Abschnitt 292 aufweist. Der untere Abschnitt 292 des horizontalen Bügels 288 ist an einem vertieften Abschnitt 250 ausgerichtet und ist mit dem elektrisch nicht leitfähigen Klebstoff 230 an die untere horizontale Oberfläche 264 der Dachverkleidung 132 geklebt oder gebunden. Dies positioniert die Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt 280 der vorderen Klammer 164 und der vertikalen Wand 262 der Dachverkleidung 132 vom Klebstoff 230 nach innen. Der obere Abschnitt 290 verläuft über ein Ende der unteren horizontalen Oberfläche hinaus nach außen und ist fest an der horizontalen Wand 248 der äußeren Verkleidung 240 befestigt (z. B. angeschweißt). Der Endabschnitt der Windschutzscheibe 270 ist mit Klebstoff an den oberen Abschnitt 290 der vorderen Klammer 164 gebunden.
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4 zeigt die hintere Dachreling 120, die mit dem hinteren Endabschnitt 142 der Dachverkleidung 132 über die hintere Klammer 166 verbunden ist. Die hintere Dachreling 120 weist eine äußere Verkleidung 300 und eine innere Verkleidung 302 auf. Wie gut bekannt ist, kann eine Verstärkung (nicht dargestellt) zwischen der äußeren und der inneren Verkleidung angeordnet sein. Die äußere Verkleidung 300 weist eine Flanschstruktur mit einer vertikalen Wand 306 und einer horizontalen Wand 308 auf. Ein Endabschnitt 310 der horizontalen Wand 308 kann abgewinkelt sein; obwohl dies nicht erforderlich ist. Die innere Verkleidung 302 weist auch eine Flanschstruktur mit einer horizontalen Wand 312 auf, die fest an der horizontalen Wand 308 der äußeren Verkleidung befestigt (z. B. angeschweißt) ist. Der hintere Endabschnitt 142 der Dachverkleidung 132 weist einen hinteren Abschnitt 320 der Flanschumfangsstruktur 152 mit einer vertikalen Wand 322 und eine untere horizontale Oberfläche 324 (untere bezogen auf die obere horizontale Oberfläche 150) auf.
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Die hintere Klammer 166 verbindet die hintere Dachreling 120 mit dem hinteren Abschnitt 320 der Flanschumfangsstruktur 152 des hinteren Endabschnitts 142 der Dachverkleidung. Die hintere Klammer 166 weist einen ersten Abschnitt 330 und einen zweiten Abschnitt 332 auf. Der erste Abschnitt 330 ist an der vertikalen Wand 322 befestigt. Gemäß einem in 4 dargestellten Gesichtspunkt verläuft der zweite Abschnitt 332 von der Dachverkleidung 132 über einen Abstand, der ungefähr gleich einem Abstand ist, den die horizontale Wand 308 der äußeren Verkleidung 300 von der Dachverkleidung 132 nach außen verläuft, nach außen. Die hintere Klammer 166 ist im Wesentlichen L-förmig, und der erste Abschnitt 330 der hinteren Klammer 166 ist ein vertikaler Bügel 336, und der zweite Abschnitt 332 ist ein horizontaler Bügel 338. Der vertikale Bügel 336 ist über irgendein in der Technik bekanntes mechanisches Mittel, wie, jedoch nicht beschränkt auf das dargestellte Klemmen des vertikalen Bügels 336 an die vertikale Wand 332, mit einem Inneren der vertikalen Wand 322 der Dachverkleidung verbunden. Zum Beispiel sollte es sich verstehen, dass der vertikale Bügel 336 an die vertikale Wand 322 angeschweißt oder mithilfe von Stanznieten, Schrauben usw. damit verbunden sein kann. Der horizontale Bügel 338 weist eine stufenförmige Konfiguration auf, die einen oberen Abschnitt 340 (d. h. einen Abschnitt, der näher an der oberen horizontalen Oberfläche 150 der Dachverkleidung 132 ist) und einen unteren Abschnitt 342 aufweist. Der untere Abschnitt 342 des horizontalen Bügels 338 kann abgewinkelt sein, um zu dem abgewinkelten Endabschnitt 310 der horizontalen Wand 308 der äußeren Verkleidung zu passen. Gemäß der Ausführungsform von 4 ist der obere Abschnitt 340 mit dem elektrisch nicht leitfähigen Klebstoff 230 an die untere horizontale Oberfläche 324 der Dachverkleidung 132 geklebt oder gebunden. Dies positioniert die Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt 330 der hinteren Klammer 166 und der vertikalen Wand 322 der Dachverkleidung 132 vom Klebstoff 230 nach innen. Der untere Abschnitt 342 verläuft über ein Ende der unteren horizontalen Oberfläche 324 hinaus nach außen und ist fest am Endabschnitt 310 der horizontalen Wand 308 der äußeren Verkleidung 300 befestigt (z. B. angeschweißt).
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5 zeigt einen anderen Gesichtspunkt einer hinteren Klammer 166' zum Befestigen einer hinteren Dachreling 120' an der Flanschumfangsstruktur 152 der Dachverkleidung 132. Die hintere Klammer 166' weist einen ersten Abschnitt 330' auf, der an der vertikalen Wand 332 der Flanschstruktur 152 befestigt ist. Ein zweiter Abschnitt 332' der hinteren Klammer 166' ist kürzer in der Länge als eine horizontale Wand 308' einer äußeren Verkleidung 308' der hinteren Dachreling 120'. Dies ermöglicht, dass ein unterer Abschnitt 342' des zweiten Abschnitts 332' mit der jeweiligen horizontalen Wand 308', 312' der äußeren Verkleidung 300' und der inneren Verkleidung 302' verschachtelt und fest daran befestigt (z. B. angeschweißt) ist. Ein oberer Abschnitt 340' des zweiten Abschnitts 332' ist mit dem elektrisch nicht leitfähigen Klebstoff 230 an die untere horizontale Oberfläche 324 der Dachverkleidung 132 geklebt oder gebunden.
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Es versteht sich, dass die Stellen der befestigten Verbindungen (z. B. durch Klemmen) zwischen dem ersten Abschnitt 210, 280, 330 jeder der Klammern 160, 162, 164, 166 und der Dachverkleidung 132 generell von der Notwendigkeit der Stärke der Befestigung zwischen der Fahrzeugdachstruktur 102 und der Fahrzeugkarosserie 104 vorgegeben werden und dass mehr, mit geringerem Abstand angeordnete Verbindungen eine stärkere Befestigung fördern. Es versteht sich jedoch, dass Verzerrung der Dachverkleidung 132 minimiert werden kann, wenn weniger Verbindungen eingesetzt werden und die Klammern 160, 162, 164, 166 zusammen mit dem Klebstoff 230 die erforderliche Befestigungsstärke zwischen der Fahrzeugdachstruktur 102 und der Fahrzeugkarosserie 104 bereitstellen. Zudem hält jede der Klammern 160, 162, 164, 166 einen kontinuierlichen Abstand oder Spalt zwischen der Dachverkleidung 132 der Fahrzeugdachstruktur 102 und der Fahrzeugkarosserie 104 von ungefähr 4 mm bis ungefähr 6 mm, und der Klebstoff 230 wird in dem Spalt bereitgestellt. Wie dargestellt, ist dieser kontinuierliche Spalt, der von den Klammern 160, 162, 164, 166 für den Klebstoff 230 bereitgestellt wird, in der vertikalen oder Höhenrichtung zwischen der Dachverkleidung 132 und den zweiten Abschnitten 212, 282, 332 der Klammern 160, 162, 164, 166, die die Dachverkleidung 132 mit der Fahrzeugkarosserie 104 verbinden. Gemäß einem Gesichtspunkt beträgt der kontinuierliche vertikale Spalt zwischen der Dachverkleidung 132 und der Fahrzeugkarosserie 104 ungefähr 5 mm. Dieser kontinuierliche vertikale Spalt, der zwischen der Fahrzeugdachstruktur 102 und der Fahrzeugkarosserie 104 gehalten wird, nimmt die Sorge einer galvanischen Korrosion und steuert auch den Fluss und die Position des Elektrotauchlacks auf der Fahrzeuganordnung 100. Es versteht sich auch, dass, wenn die Verbindung des ersten Abschnitts 210, 280, 330 jeder jeweiligen Klammer 160, 162, 164, 166 mit der Dachverkleidung 132 vom Klebstoff 230 nach innen angeordnet ist, der Klebstoff 230 die Verbindung der Dachverkleidung 132 und jeder Klammer vor dem Eindringen von Wasser/Feuchtigkeit und Schmutzablagerungen schützt, um galvanische Korrosion zwischen den ungleichen Materialien der Dachverkleidung 132 und der Klammern 160, 162, 164, 166 zu verhindern.
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Wie vorstehend angegeben, erzeugt starres Befestigen der Fahrzeugdachstruktur 102 aus aluminiumbasierter Legierung an der Fahrzeugkarosserie 104 aus Stahl (d. h. Fahrzeugkomponenten mit ungleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten – ungefähr 22,5 × 10–6 m/m K für Aluminium und ungefähr 13 × 10–6 m/m K für Stahl) thermische Spannungen, wenn die Temperatur erhöht oder gesenkt wird. Bei Erwärmung entwickeln sich Zugspannungen im dem Material mit dem niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten und Druckspannungen in dem Material mit dem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten. Somit ist die Dachverkleidung 132 der Fahrzeugdachstruktur, die an der Fahrzeugkarosserie 104 befestigt ist, bei einem Temperaturanstieg thermischen Druckspannungen ausgesetzt, wobei die thermischen Spannungen generell proportional zur Temperatur zunehmen.
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Nach der Montage, jedoch vor der Befestigung von Verschlüssen, wie Türen oder Hauben, wird die Fahrzeuganordnung 100 gewaschen und dann lackiert. Der Lack muss gehärtet werden, indem er erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird, was erfordert, dass die Fahrzeuganordnung 102 durch mindestens einen Farbeinbrennofen geleitet wird, der die Fahrzeuganordnung für einen Zeitraum von nicht weniger als 20 Minuten Temperaturen von bis zu 200°C aussetzt. Diese Temperatur erzeugt die größte Druckspannung, die in der Fahrzeugdachstruktur entwickelt wird. Die Dachverkleidung 132 kann sich, wenn es Druckbelastungen oder -spannungen ausgesetzt ist, verformen, wobei eine Wölbung gebildet wird. Wenn die Wölbungsspannung die Fließspannung des Metalls der Dachverkleidung übersteigt, wird die Wölbung dauerhaft, und die Dachverkleidung 132 nimmt ihre ursprüngliche Konfiguration nicht wieder ein, auch nicht nachdem die Fahrzeuganordnung 100 den Ofen verlassen hat und abgekühlt ist.
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Die Klammern 160, 162, 164, 166 zusammen mit dem Klebstoff 230 reduzieren die thermische Verzerrung der befestigten Dachverkleidung 132 bezogen auf die Fahrzeugkarosserie 104, wenn die Fahrzeuganordnung 100 in dem Farbeinbrennofen während der Herstellung der Fahrzeuganordnung erwärmt wird. Beispielsweise zeigt 6A einen Zustand vor dem Einbrennen der Fahrzeuganordnung 100. 6B zeigt die Fahrzeuganordnung 100 in einem Einbrennzustand. Wenn sich die Dachverkleidung 132 nach oben und nach außen ausdehnt, nimmt der Klebstoff 230 die Ausdehnung auf. Wie in 6C dargestellt, kehrt die Dachverkleidung 132 zu ihrem Zustand vor dem Einbrennen zurück Somit ermöglicht der kontinuierliche Abstand oder Spalt, der von den Klammern 160, 162, 164, 166 für den Klebstoff 230 bereitgestellt wird, dass sich die Aluminiumdachverkleidung 132 während des Einbrennens und Härtens des Klebstoffs (z. B. während eines Elektrotauchlackverfahrens) verzerrt, und ermöglicht ein Scheren des Klebstoffs, ohne dass der Klebstoff versagt und ohne Verformung von entweder der Dachverkleidung 132 oder der Seitenverkleidung 112. Wieder bildet der Klebstoff 230 die primäre Verbindung zwischen den zweiten Abschnitten 212, 282, 332 der Klammern 160, 162, 164, 166 und der Dachverkleidung 132, während die befestigte Verbindung (z. B. durch Klemmen) der ersten Abschnitte 210, 280, 330 der Klammern an der Dachverkleidung 132 eher dem Positionieren der Dachverkleidung und der Klammern aneinander vor dem Härten des Klebstoffs 230 dient. Der Klebstoff 230 sorgt für Flexibilität während des Erwärmens der Fahrzeugkarosserie, um die Aufnahme von Spannung im Zusammenhang mit den unterschiedlichen Ausdehnungsraten der ungleichen Materialien zu unterstützen. Und der abgebildete befestigte (z. B. geklemmte) Bereich ist in einem trockenen Abschnitt, da der Klebstoff 230 die Verbindung der Klammern 160, 162, 164, 166 und der Dachverkleidung 132 vor Feuchtigkeit schützt, um galvanische Korrosion zwischen den ungleichen Materialien zu verhindern.
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Wie aus dem Vorstehenden deutlich wird, stellt die vorliegende Offenbarung zum Verhindern von Verzerrung der Fahrzeugdachstruktur 102, wie vorstehend beschrieben, ein Verfahren zum Zusammenfügen eines Fahrzeugs bereit, das die Fahrzeugkarosserie 104 aus Stahl oder einer Stahllegierung und die Fahrzeugdachstruktur 100 aus Aluminium oder einer aluminiumbasierten Legierung aufweist. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen der Fahrzeugkarosserie 102, die das Paar in Seitenrichtung beabstandeter Seitenverkleidungen 112, 114, die vordere Dachreling 118 und die hintere Dachreling 120 aufweist; Bereitstellen der Fahrzeugdachstruktur 102, die die Dachverkleidung 132 aufweist, an der die Flanschstruktur 152 an einem Umfangsrandabschnitt bereitgestellt ist; Auftragen des Klebstoffs 230 auf die horizontale Oberfläche 194, 264, 324 der Flanschstruktur 152 um einen gesamten Umfang der Dachverkleidung 132; Positionieren jeder der Klammern 160, 162, 164, 166 an der Flanschstruktur 152, so dass der Klebstoff 230 zwischen jeder Klammer und der Flanschstruktur ist; Positionieren der Fahrzeugdachstruktur 102 zusammen mit den Klammern 160, 162, 164, 166 an der Fahrzeugkarosserie 104; Befestigen jeder der Klammern 160, 162, 164, 166 an der vertikalen Wand 192, 262, 322 der Flanschstruktur 152 (z. B. durch Klemmen, Schweißen, Befestigungsmittel); Schweißen der Seitenklammern 160, 162 an die Seitenverkleidungen 112, 114, der vorderen Klammer 164 an die vordere Dachreling 118 und der hinteren Klammer 166 an die hintere Dachreling 120; und Erwärmen der Fahrzeugkarosserie 104 zusammen mit der Fahrzeugdachstruktur 102 und den Klammern 160, 162, 164, 166 auf eine vorgegebene Temperatur, um den Klebstoff 230 zu härten.
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Das beispielhafte Verfahren umfasst ferner das Bereitstellen eines kontinuierlichen vertikalen Spalts zwischen der Dachverkleidung 132 und der Fahrzeugkarosserie 104 von ungefähr 4 mm bis ungefähr 6 mm mithilfe der Seitenklammern, der vorderen Klammer und der hinteren Klammer und Bereitstellen des Klebstoffs 230 in dem Spalt; Positionieren der befestigten Verbindung zwischen den Klammern 160, 162, 164, 166 und der Flanschstruktur 152 vom Klebstoff 230 nach innen und Positionieren der geschweißten Verbindung zwischen den Klammern 160, 162, 164, 166 und der Fahrzeugkarosserie 104 vom Klebstoff 230 nach außen. Das Verfahren weist ferner das Klemmen des jeweiligen vertikalen Bügels 216, 286 336 jeder Klammer 160, 162, 164, 166 zum Inneren der vertikalen Wand 192, 262, 322 der Flanschstruktur und für jede der Seitenverkleidungsklammern 160, 162 und die hintere Klammer 166, Binden des oberen Abschnitts 218, 340 des horizontalen Bügels 220, 338 an die horizontale Oberfläche 194, 324 der Flanschstruktur 152 und für die vordere Klammer 164 Binden des unteren Abschnitts 292 des horizontalen Bügels 288 an die horizontale Oberfläche 264 der Flanschstruktur 152 auf.
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Obwohl für Zwecke der Einfachheit der Erläuterung das Verfahren Schritte aufweist, die für serielle Ausführung beschrieben sind, sollte es sich verstehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die dargestellte Reihenfolge beschränkt ist und einige Schritte in unterschiedlicher Reihenfolge und/oder gleichzeitig mit anderen Schritte als hierin dargestellt und beschrieben auftreten könnten.
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Es wird davon ausgegangen, dass unterschiedliche der vorstehend offenbarten sowie anderer Merkmale und Funktionen, oder Alternativen davon wünschenswerterweise mit vielen anderen unterschiedlichen Systemen oder Anwendungen kombiniert werden können. Außerdem, dass verschiedene, derzeit unvorhergesehene oder unerwartete Alternativen, Modifikationen Variationen oder Verbesserungen daran später durch Fachleute erfolgen können, welche ebenfalls durch die nachfolgenden Ansprüche abgedeckt werden sollen.
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Eine Fahrzeuganordnung weist eine Dachstruktur mit einer Dachverkleidung aus Aluminium oder einer aluminiumbasierten Legierung und eine Fahrzeugkarosserie aus Stahl oder einer Stahllegierung, die die Dachstruktur stützt, auf. Die Fahrzeugkarosserie weist ein Paar in Seitenrichtung beabstandete Seitenverkleidungen, eine vordere Dachreling und eine hintere Dachreling auf. Eine Klammer aus Stahl oder einer Stahllegierung sichert die Dachstruktur an der Fahrzeugkarosserie. Die Klammer weist einen ersten Abschnitt, der an der Dachverkleidung befestigt ist, und einen zweiten Abschnitt, der von der Dachstruktur weg verläuft und an der Fahrzeugkarosserie angeschweißt ist, auf. Ein Klebstoff, der nach innen von der Verbindung der Fahrzeugkarosserie und dem zweiten Abschnitt der Klammer angeordnet ist, bindet den zweiten Abschnitt an die Fahrzeugkarosserie. Der Klebstoff dichtet die Verbindung der Dachverkleidung und des ersten Klammerabschnitts ab und reduziert thermische Verzerrung der befestigten Dachverkleidung bezogen auf die Fahrzeugkarosserie.