Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem metallischen Träger eines Kraftfahrzeugs und mit einem beidseitig mit einem Korrosionsschutz beschichteten Blechumformteil, wobei das Blechumformteil über Schraubverbindungen an dem Träger befestigt ist, und das Blechumformteil Öffnungen aufweist, die von den Schraubverbindungen durchfasst sind.

Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Abdichtungsmöglichkeiten für Schraubverbindungen bekannt.

Bei der Montage von Blechumformteilen an Trägern von Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise der Karosserie, Schwellern oder dem Frontträger, muss eine Abdichtung des Verschraubungsbereiches zum Schutz vor Korrosion erfolgen. Es besteht die Möglichkeit, die Schraubverbindung und die zu verschraubenden Bauteile nach der Montage mittels einer Tauchlackierung vollständig zu versiegeln. Nachteilig sind jedoch der dafür nötige zusätzliche Arbeitsschritt und die Problematik einer Zerstörung der Versiegelung für den Fall einer Demontage der Schraubenverbindung.

Ein Korrosionsschutz der zu verschraubenden Blechumformteile kann bereits vor dem Zusammenbau durch Bandverzinkungen und/oder kathodische Tauchlackierungen erfolgen. Die Kraftfahrzeugträger werden vor der Montage von Anbauteilen in der Regel ebenfalls durch Tauchlackieren vollständig versiegelt. Die Verwendung von Halbzeuge mit einer Korrosionsschutzbeschichtung stellt den kostengünstigsten Ansatz dar, Träger und Anbauteile vor Korrosion zu schützen, und ist daher weit verbreitet.

Der entscheidende Nachteil einer Schraubverbindung von bereits beschichteten Blechumformteilen sind jedoch die erforderlichen Schraubendurchführungen, welche erst nach dem Beschichten, beispielsweise durch Stanzen, Laserschneiden oder Bohren, gefertigt werden. Die dabei entstehenden Randbereiche, bzw. die entstehenden Schnittkanten, sind nicht mehr versiegelt und können Ausgangspunkt der Korrosion und Zerstörung der Blechumformteile sein.

Die für die Korrosion nötige Feuchtigkeit gelangt entlang der Kopfauflagen (Bereich in dem der Schraubenkopf oder der Schraubenmutterkopf an dem zu verbindenden Teil anliegt), entlang des Gewindes und insbesondere entlang des Spalts zwischen dem zu verbindenden Blechumformteil und dem Träger an die ungeschützte Schnittkante.

Ein Ansatz zum Schutz der Schnittkanten vor eindringender Feuchtigkeit besteht in der Verwendung von Dichtungsscheiben, die im Bereich der Kopfauflagen der Schraubverbindung an das zu verbindende Blechumformteil gepresst werden. Die Vorspannkraft der Schraubverbindung birgt jedoch die Gefahr eines Setzens und Lockerns der Schraubverbindung durch Fließvorgänge in dem mit Spannung beaufschlagten Polymermaterial der verwendeten Dichtungsscheibe. Dies gilt insbesondere für höherfeste Hauptverschraubungen mit entsprechend hohen Anzugsmomenten und Vorspannkräften.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung mit den eingangs beschriebenen Merkmalen anzugeben, die einen kostengünstigen und gleichzeitig zuverlässigen Schutz der Schraubverbindungsbereiches gegen Feuchtigkeit gewährleistet.

Erfindungsgemäß sind Mittel vorgesehen, welche die unbeschichteten Randbereiche von Öffnungen zur Schraubendurchführung in den Blechumformteilen vor Feuchtigkeit und damit verbundener Korrosion schützen. Dabei werden alle Zugangswege der Feuchtigkeit entlang der Schraubverbindung zu den unbeschichteten Randbereichen abgedichtet, so dass diese vollständig gekapselt sind. Eine Demontage, bzw. mehrfaches Lösen und Anziehen der Schraubverbindungen führt dabei zu keinem Funktionsverlust der einzelnen Dichtelemente.

Vorzugsweise liegt die Kopfauflage des Schraubenkopfes/des Schraubenmutterkopfes dabei zumindest bereichsweise direkt an dem Blechumformteil bzw. dem Träger an, damit kein Setzen und Lockern der Schraubverbindung durch Fließvorgänge in den polymeren Dichtelementen auftreten kann.

Das Blechumformteil und der Träger sind dabei zumindest bereichsweise voneinander beabstandet, weisen also bereichsweise einen Spalt zwischen sich auf. Dies ist fertigungstechnisch erwünscht, da die Einhaltung eines sogenannten Nullspaltes in der Fertigung nicht zu realisieren und daher eine Toleranz in der Spaltweite zwischen Blechumformteil und Träger erforderlich ist.

Die Schraubverbindung kann am Außenrand und/oder Innenrand der Kopfauflage ihres Schraubenkopfes oder Schraubenmutterkopfes eine am Blechumformteil anliegende Dichtung aufweisen. So kann zum Beispiel die Schraubverbindung am Außenrand der Kopfauflage ihres Schraubenkopfes eine am Blechumformteil anliegende Dichtung aufweisen. Dies verhindert einen Zutritt von Feuchtigkeit, während der Kraftfluss der Schraubverbindung über den innenseitigen Bereich der Kopfauflage geführt ist. Alternativ kann die Schraubverbindung eine Dichtung am Innenrand der Kopfauflage ihres Schraubenmutterkopfes aufweisen, während die Vorspannkraft der Schraubverbindung über den äußeren Bereich der Kopfauflage des Schraubenmutterkopfes das Blechumformteil gegen den Träger presst.

Die zur Abdichtung der Kopfauflagen (Schraubenkopf, bzw. Schraubenmutterkopf) verwendeten Dichtungen können aus einem viskosen Kunststoff bestehen.

Im Spalt zwischen Träger und Blechumformteil kann im Bereich der Öffnung zur Schraubendurchführung ein elastisches Dichtungselement vorgesehen sein. Der durch die kapillare Wirkung des Spalts verstärkte Zutritt von Feuchtigkeit zum Verschraubungsbereich wird durch das elastische Dichtelement wirksam verhindert.

Als elastische Dichtelemente werden vorzugsweise polymere Schaumklebeteile eingesetzt. Um die Montage des Dichtelements zu erleichtern kann das polymeren Schaumklebeteile im beabstandeten Bereich zwischen Blechumformteil und Träger vor der Montage entweder am Träger oder am Blechumformteil in seiner vorgesehenen Position angeklebt und fixiert sein.

Standardmäßig werden einseitig klebende Dichtelemente eingesetzt, wobei die Klebverbindung zum Träger oder aber auch zum Blechumformteil hin bestehen kann. U. u. kann auch die Verwendung von doppelseitig klebenden elastischen Dichtelementen zweckmäßig sein.

Hierdurch ist zusätzlich eine Vorfixierung des zu montierenden Blechumformteils am Träger möglich. Dies erleichtert dem Montagearbeiter die eigentliche Verschraubung, da dieser nicht gleichzeitig das Blechumformteil in Position halten und die Schraubverbindung anziehen muss. Zudem ist eine stoffschlüssige Verklebung und damit einhergehende Abdichtung von Träger und Blechumformteil durch das doppelseitig klebende Dichtelement gewährleistet.

Das elastische Dichtelement ist vorzugsweise als ringförmig umlaufender, z. B. einseitig klebender, Dichtring ausgebildet. Die Positionierung des Dichtrings um die Öffnung des Blechumformteils gewährleistet dann eine vollständige Abdichtung des Spalts zwischen Träger und Blechumformteil.

Die unbeschichteten Randbereiche der Öffnungen des Blechumformteils können vollständig mit Kunststoff umspritzt sein. Der Kunststoff versiegelt die unbeschichteten Randbereiche und schützt diese vor dem Zutritt von Feuchtigkeit. Durch Auftragen eines Haftvermittlers auf dem Blechumformteil lässt sich zweckmäßigerweise zudem eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem metallischen Blechumformteil und dem umspritzten Kunststoff erreichen.

Vorzugsweise ist der Randbereich der Öffnung zur Schraubendurchführung in dem Blechumformteil in einem Winkel umgebördelt, der im Bereich von 30 bis 90° liegen kann. Dies gewährleistet, neben einer größeren Anbindefläche, auch eine Verbesserung der Verbindungsfestigkeit durch einen größeren Formschluss zwischen umspritzter Schnittkante und dem Kunststoff.

Um in dem Fall des Versiegelns der Schnittkanten durch eine Kunststoffumspritzung ein Setzen und Lockern der Schraubverbindung zu verhindern, ist die Schaubverbindung vorzugsweise so auszulegen, dass kein Kunststoff im Kraftfluss liegt. Hierzu kann es zweckmäßig sein, den Kraftfluss der Schraubverbindung über eine metallische Stützhülse zu führen, die weiter vorzugsweise eine Riffelung an der Außenseite aufweist und zweckmäßigerweise in die Öffnung zur Schraubendurchführung eingepresst ist. Der Pressverband zwischen der Stützhülse und dem Blechumformteil gewährleistet, neben der kraftschlüssigen Verbindung, zudem einen mediendichten Abschluss.

In einer bevorzugten Ausführung kann die Stützhülse direkt in dem Spritzgusswerkzeug, durch zum Beispiel einen Schieber, so in der Schraubendurchführung des eingelegten Blechumformteils gehalten werden, dass die Stützhülse zusammen mit den Schnittkanten der Schraubendurchführung umspritzt und fixiert wird.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Mittel im Verschraubungsbereich ist dieser gegenüber einem Eindringen von Feuchtigkeit gekapselt und der unbeschichtete Randbereich der Öffnungen zur Schraubendurchführung des Blechumformteils vor Korrosion geschützt. Das Blechumformteil ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im Bereich der Kopfauflage des Schraubenkopfes oder des Schraubenmutterkopfes durch die Schraubenvorspannkraft gegen den Träger gepresst. Der Kraftfluss der Schraubverbindung muss dabei konstruktiv so gelegt sein, dass die Haltekraft zum Verbinden von metallischem Blechumformteil und metallischem Träger an den Dichtelementen aus Kunststoffen vorbei führt, und sich ein Setzen sowie ein damit einhergehendes Lockern der Schraubverbindung ausschließt.

Die Abdichtung des Gewindeganges der Schraubverbindung erfolgt vorzugsweise durch eine fließfähige Beschichtung, die in das Gewinde der Schraubverbindung eingebracht ist. Diese Maßnahme verhindert ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Verschraubungsbereich entlang des Schraubgewindes.

Sofern es sich bei dem Blechumformteil um den Bestandteil eines hybriden Metall-Kunststoff-Verbundes handelt, ist es vorteilhaft – wie bereits erläutert – die Randbereiche der Öffnungen des zu verschraubenden Blechumformteils durch Umspritzen mit einem Kunststoff zusätzlich zu versiegeln. Dies lässt sich kostengünstig und einfach in einem Arbeitsgang mit einer entsprechenden Anpassung des Spritzgusswerkzeuges des Hybridbauteils realisieren.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung handelt es sich bei dem auf das Blechumformteil aufgebrachten Korrosionsschutz um eine z. B. organische Bandbeschichtung, die auf dem z. B. vorher verzinkten Blechhalbzeug (Coil) aufgebracht wird.

Ausführungsbeispiele

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch:

1 ausschnittsweise eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Schweißmutter oder Einstanzmutter im Schnitt

2 ausschnittsweise eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Schweißschraube im Schnitt und

3 ausschnittsweise eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit umspritzten Randbereichen einer Öffnung zur Schraubendurchführung im Schnitt

1 zeigt einen Träger 2 eines Kraftfahrzeuges und ein beidseitig mit einem Korrosionsschutz 4 beschichtetes Blechumformteil 3, wobei das Blechumformteil 3 über eine Schraubverbindung 1 an dem Träger 2 befestigt ist, und das Blechumformteil 3 eine Öffnung 5 aufweist, die von der Schraubverbindung 1 durchfasst sind. Die Schraubverbindung 1 besteht dabei auf Seiten des Trägers 2 aus einer Schweißmutter oder Einstanzmutter 16a, die stoffschlüssig mit dem Träger 2 verbundenen ist.

Es sind Mittel (9, 10, 15) vorgesehen, die eine Beaufschlagung des unbeschichteten Randbereiches 6 (Schnittkante) der Öffnung 5 mit Feuchtigkeit verhindern. Der Träger 2 und das Blechumformteil 3 sind bereichsweise voneinander beabstandet, weisen also einen Spalt 7 zwischen sich auf. Die Schraubverbindung 1 besteht auf Seiten des Blechumformteils 3 aus einer Schraube 20, deren Kopfauflage 8 des Schraubenkopfes 21 am Außenrand mit einer am Blechumformteil 3 anliegenden Dichtung 9 versehen ist. Die Kopfauflage 8 des Schraubenkopfes 21 ist dabei zumindest bereichsweise im direkten Kontakt mit dem Blechumformteil 3, um den Kraftfluss von metallischem Blechumformteil 3 zu metallischem Träger 2 zu gewährleisten. In einer nicht gezeigten Variante befindet sich die Dichtung 9 am Innenrand der Kopfauflage 8 des Schraubenkopfes 21, bzw. befindet sich sowohl am Innenrand als auch am Außenrand der Kopfauflage 8 des Schraubenkopfes 21 eine am Blechumformteil 3 anliegende Dichtung 9. Die verwendete Dichtung 9 an der Kopfauflage 8 des Schraubenkopfes 21 besteht aus einem viskosen Kunststoff. Zwischen Träger 2 und Blechumformteil 3 befindet sich ein elastisches Dichtelement 10, welches das Eindringen von Feuchtigkeit über den Spalt 7 zwischen Träger 2 und Blechumformteil 3 in den Verschraubungsbereich verhindert.

Das elastische Dichtelement 10 ist als polymeres Schaumklebeteil ausgebildet und wird vor der Montage des Blechumformteils 3 am Träger 2 entweder am Blechumformteil 3, oder am Träger 2 aufgeklebt und in seiner vorhergesehenen Position fixiert. Optional kann das polymere Schaumklebeteil beidseitig klebend ausgebildet sein. Das elastische Dichtelement 10 ist in Form eines Dichtringes ausgebildet, der um die Öffnung 5 der Schraubendurchführung im Blechumformteil 3 positioniert ist. Das Blechumformteil 3 wird im Bereich der Kopfauflage 8 des Schraubenkopfes 21 durch die Schraubenvorspannkraft gegen den Träger 2 gepresst. Durch die Positionierung der Dichtung 9 im Außenbereich der Kopfauflage 8 des Schraubenkopfes 21 liegt die Dichtung 9 nicht im Kraftfluss der Schraubverbindung 1 und kann so nicht zu einem Setzen und damit einhergehender Lockerung der Schraubverbindung 1 beitragen. In das Gewinde 18 der Schraubverbindung 1 ist eine fließfähige Beschichtung 15 eingebracht, die zur Abdichtung des Verschraubungsbereiches gegen Feuchtigkeit dient. Das Blechumformteil 3 ist als Bestandteil eines hybriden Metall-Kunststoffbauteiles ausgebildet (nicht näher dargestellt). Der Träger 2 kann z. B. als Teil der Karosserie eines Kraftfahrzeugs, als Schweller oder als Frontträger ausgebildet sein. Der beidseitig auf dem Blechumformteil 3 befindliche Korrosionsschutz 4 ist als organische Bandbeschichtung ausgebildet, die auf dem vorher verzinkten Blechhalbzeug (Coil) aufgebracht ist. Der Träger 3 kann z. B. über eine Kathodische Tauchlackierung (KTL) und/oder Verzinkung gegen Korrosion geschützt sein.

2 zeigt eine Schraubverbindung 1, die auf Seiten des Trägers 2 eine stoffschlüssig mit dem Träger 2 verbundene Schweißschraube 17 aufweist. Die Schraubverbindung 1 besteht auf Seiten des Blechumformteils 3 aus einer Schraubenmutter 22, deren Kopfauflage 8 des Schraubenmutterkopfes 23 am Innenrand mit einer am Blechumformteil 3 anliegenden Dichtung 9 versehen ist. Die Kopfauflage 8 des Schraubenmutterkopfes 23 ist dabei zumindest bereichsweise im direkten Kontakt mit dem Blechumformteil 3, um den Kraftfluss von metallischem Blechumformteil 3 zu metallischem Träger 2 zu gewährleisten. In einer nicht gezeigten Variante befindet sich die Dichtung 9 am Außenrand der Kopfauflage 8 des Schraubenmutterkopfes 23, bzw. befindet sich sowohl am Innenrand als auch am Außenrand der Kopfauflage 8 des Schraubenmutterkopfes 23 eine am Blechumformteil 3 anliegende Dichtung 9. An der Schweißschraube 17 ist am Übergang zum Träger 2 eine Schweißnaht 19 aufgetragen.

3 zeigt auf Seiten des Trägers 2 eine Schweißmutter oder Einstanzmutter 16b, die stoffschlüssig mit dem Träger 2 verbundenen ist. Die unbeschichteten Randbereiche 6 der Öffnung 5 zur Schraubendurchführung im Blechumformteil 3 sind vollständig mit Kunststoff 11 umspritzt. Das Blechumformteil 3 ist beidseitig mit einem Haftvermittler versehen, um eine stoffschlüssige Anbindung von Kunststoff 11 und Blechumformteil 3 zu erreichen. Die Randbereiche 6 der Öffnung 5 des Blechumformteils 3 sind in einem Winkel von 90° umgebördelt. Zwischen dem Schaft 12 der Schraube 20 und dem mit Kunststoff 11 umspritzten Randbereich 6 ist eine Stützhülse 13 angeordnet, die in einer nicht gezeigten Variante eine Riffelung an der Außenseite aufweisen kann. Die Stützhülse 13 kann in die Öffnung 5 eingepresst sein, oder in einem Arbeitsschritt zusammen mit dem Randbereich 6 mit Kunststoff 11 umspritzt sein. Die Stützhülse 13 ist im Bereich der Kopfauflage 8 des Schraubenkopfes 21 durch die Schraubenvorspannkraft gegen den Träger 2 gepresst.