EP3844470A1

EP3844470A1 - Dichtigkeitsprüfung von kraftfahrzeugkarosserien

Info

Publication number: EP3844470A1
Application number: EP19756368.7A
Authority: EP
Inventors: Manuel SEIBOLD; Ralf Sauer; Christian Bischoff
Original assignee: Karl Woerwag Lack und Farbenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Karl Woerwag Lack und Farbenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2018-08-28
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2021-07-07
Also published as: US20210181054A1; CN112585442A; JP2021535364A; WO2020043574A1; CA3107084A1; DE102018214554A1; MX2021002364A; KR20210046763A

Abstract

Zur Dichtigkeitsprüfung einer Kraftfahrzeugkarosserie werden elektrisch leitende Kontakte auf mindestenseine Innenseite der Kraftfahrzeugkarosserie aufgebracht. Zwischen den Kontakten wird eine elektrische Spannung angelegt, dann wird mindestens eine Außenseite der Kraftfahrzeugkarosserie mit Wasser beaufschlagt, wobei diezwischen den Kontakten angelegte Spannung zwecks Detektion eines gegebenenfalls auftretenden Spannungsabfalls überwacht wird. Mindestens einer der elektrisch leitenden Kontakte wird aus einer Lackzusammensetzung gebildet, die neben einem organischen Bindemittel einen Anteil an mindestens einem elektrisch leitenden Zusatzstoff enthält.

Description

Dichtigkeitsprüfung von Kraftfahrzeugkarosserien

Die nachfolgend beschriebene Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung einer Kraft fahrzeugkarosserie sowie eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einer dazu geeigneten Prüfeinrichtung.

In der heutigen Fahrzeugproduktion erfolgt im Bereich eines Montageendes zumindest stichproben artig eine sogenannte Regendichtigkeitsprüfung montierter Fahrzeugkarosserien, umfassend eine Beregnung aus einer automatischen Beregnungsanlage und eine anschließende Kontrolle zur Fest stellung gegebenenfalls in die beregnete Fahrzeugkarosserie eingetretenen Wassers. Die Kontrolle auf Undichtigkeiten (Wassereintritt) kann dabei visuell und manuell erfolgen. Es existieren aber auch An sätze, um Wassereintritte automatisch zu detektieren.

Aus der GB 1 535 047 ist eine Vorgehensweise zur Prüfung der Dichtheit von Fahrzeugfenstern be kannt. Die beschriebene Vorgehensweise basiert auf der Messung eines Stromes, der bei eingedrun gener Flüssigkeit zwischen zwei Elektroden fließt. Die Elektroden sind nicht näher spezifiziert.

Aus der DE 196 16 223 Al ist eine auf der Anwendung von Ultraschall basierende Vorrichtung zur Dich tigkeitsprüfung von Kraftfahrzeugen bekannt.

Aus der DE 198 150 62 C2 ist es bekannt, in eine Karosserie eingedrungenes Wasser mittels einer Kapa zitätsmessung zu detektieren. Hierzu wird innerhalb der Karosserie eine elektrisch leitende Schicht angeordnet. Diese Schicht und der Karosserieboden können als Pole eines Kondensators fungieren. Dringt Wasser zwischen die Schicht und den Karosserieboden, so wird das elektrische Feld zwischen diesen Polen verändert. Die daraus resultierende Kapazitätsänderung lässt sich entsprechend als In dikator für einen Wassereintritt nutzen.

Aus der Praxis ist es bekannt, die Böden von Kraftfahrzeugkarosserien auf ihrer Innenseite mit zwei parallelen elektrischen Leitbahnen aus Kupfer zu versehen und eine Spannung zwischen den Leiter bahnen anzulegen. Tritt bei einer Dichtigkeitsprüfung Wasser in die Kraftfahrzeugkarosserie ein und verbindet die parallelen Leiterbahnen, lässt sich ein Spannungsabfall beobachten. Dieser Spannungs abfall kann als qualitativer Indikator für einen Wassereintritt dienen. Die beschriebenen Maßnahmen sind teilweise sehr aufwändig, so müssen etwa die erwähnten elektri schen Leiterbahnen aus Kupfer in der Regel manuell in der Fahrzeugkarosserie angeordnet werden. Darüber hinaus ermöglichen die beschriebenen Methoden in der Regel lediglich eine qualitative Aus sage über einen möglichen Wassereintritt. Zweckmäßiger wäre es, ohne zusätzliche Maßnahmen auch exaktere Informationen über den Ort des Wassereintritts zu erhalten.

Der beschriebenen Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorgehensweise zur Dichtig keitsprüfung einer Kraftfahrzeugkarosserie bereitzustellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung das Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung einer Kraft fahrzeugkarosserie mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen sowie die Kraftfahrzeugkarosserie mit den in Anspruch 6 genannten Merkmalen vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung umfasst stets die vier unmittelbar folgenden Schritte a. bis d.: a. Aufbringen elektrisch leitender Kontakte auf mindestens einer Innenseite der auf Dichtigkeit zu überprüfenden Kraftfahrzeugkarosserie, b. Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Kontakten, c. Beaufschlagen mindestens einer Außenseite der Kraftfahrzeugkarosserie mit Wasser, und d. Überwachung der zwischen den Kontakten angelegten Spannung zwecks Detektion eines gegebenenfalls auftretenden Spannungsabfalls.

Besonders zeichnet sich das Verfahren durch den folgenden zusätzlichen Schritt e. aus: e. Mindestens einer der elektrisch leitenden Kontakte wird aus einer Lackzusammensetzung gebildet, die neben einem organischen Bindemittel einen Anteil an mindestens einem elektrisch leitenden Zusatzstoff enthält.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine Prüfung auf in eine Kraftfahrzeugkarosserie eingedrun genes Wasser mit sehr einfachen Mitteln und mit nur sehr geringem Zeitaufwand. Insbesondere er möglicht das Verfahren auch eine Ermittlung, wo Wasser in die Karosserie eingedrungen ist. Dies wird dadurch erreicht, dass die aus der Lackzusammensetzung hergestellten leitenden Kontakte zwar eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen, diese ist aber bei weitem nicht so hoch wie die elektrische Leitfä higkeit von Leiterbahnen aus einem metallischen Material wie Kupfer. Dies kann man sich zu Nutze machen, wie nachstehend noch erläutert wird.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform zeichnet sich das Verfahren zusätzlich durch min destens einen der unmittelbar folgenden zusätzlichen Schritte und/oder Merkmale a. bis c. aus: a. Die Lackzusammensetzung umfasst als elektrisch leitenden Zusatzstoff eine elektrisch leiten de Kohlenstoffmodifikation. b. Bei der Kohlenstoffmodifikation handelt es sich um Russ, Graphit, Graphen oder um Kohlen stoff na notu bes. c. Die Lackzusammensetzung umfasst als elektrisch leitenden Zusatzstoff ein metallisches Pul ver. d. Die Lackzusammensetzung umfasst ein elektrisch leitendes Polymer, insbesondere als den elektrisch leitenden Zusatzstoff, beispielsweise Poly-3,4-ethylendioxythiophen (PEDOT) oder Polyanilin (PAni) oder Polypyrrol (PPy).

Besonders bevorzugt ist der elektrisch leitenden Zusatzstoff Russ.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform zeichnet sich das Verfahren zusätzlich durch mindestens eines der unmittelbar folgenden zusätzlichen Merkmale a. bis c. aus: a. Bei der Kohlenstoffmodifikation handelt es sich um Russ oder um Graphit, das der Lackzu sammensetzung in einem Anteil im Bereich von 5 bis 80 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffan teil der Lackzusammensetzung, zugesetzt wird. b. Bei der Kohlenstoffmodifikation handelt es sich um Russ oder um Graphit, das der Lackzu sammensetzung in einem Anteil im Bereich von 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffan teil der Lackzusammensetzung, zugesetzt wird. c. Bei der Kohlenstoffmodifikation handelt es sich um Russ oder um Graphit, das der Lackzu sammensetzung in einem Anteil im Bereich von 5 bis 25 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffan teil der Lackzusammensetzung, zugesetzt wird. ln allen Fällen werden elektrisch leitende Kontakte erhalten, deren Leitfähigkeit unter der spezifi schen elektrischen Leitfähigkeit des eingesetzten Russ oder Graphits liegt. Besonders bevorzugt ist das unmittelbar vorstehende Merkmal c..

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform zeichnet sich das Verfahren zusätzlich durch das unmittelbar folgende zusätzliche Merkmal a. aus: a. Der elektrisch leitenden Zusatzstoff wird der Lackzusammensetzung in einer Menge zugesetzt, dass die mindestens eine Leiterbahn mit einem spezifischen elektrischen Widerstand im Be reich von 100 Q^*mm²/m bis 5^*10⁵Q^*mm²/m (bei 20 °C) gebildet wird.

Die benötigte Menge des Zusatzstoffs lässt sich durch Versuche problemlos ermitteln.

Zum Anlegen der elektrischen Spannung können die elektrisch leitenden Kontakte grundsätzlich mit einer beliebigen Spannungsquelle verbunden werden. Besonders bevorzugt wird die Spannungsquel le allerdings wie die elektrischen Kontakte auf die mindestens eine Innenseite aufgebracht.

Bei der Spannungsquelle kann es sich beispielsweise um eine elektrochemische Zelle handeln, die elektrische Energie statisch oder elektrochemisch gespeichert hat, insbesondere eine gedruckte elektrochemische Zelle. Das Drucken elektrochemischer Zellen ist Stand der Technik. So können bei spielsweise negative Elektroden umfassend Zinkpartikel und positive Elektroden umfassend Braun steinpartikel nebeneinander auf die mindestens eine Innenseite gedruckt und über einen Elektrolyten miteinander verbunden werden. Idealerweise druckt man dabei die negative Elektrode unmittelbar auf einen der elektrisch leitenden Kontakte und die positive Elektrode unmittelbar auf einen anderen der elektrisch leitenden Kontakte, so dass ein Strom fließt wenn die Kontakte elektrisch miteinander verbunden werden.

Alternativ ist es auch möglich, dass als Spannungsquelle ein elektrisches Bauelement, insbesondere eine Spule, dient, in das unter dem Einfluss eines magnetischen Feldes eine elektrische Spannung induziert werden kann.

Weiterhin kann es auch bevorzugt sein, dass die elektrisch leitenden Kontakte selbst eine Struktur oder eine Teilstruktur aufweisen, in die eine elektrische Spannung induziert werden kann. Eine sepa- rate Spannungsquelle ist dann nicht erforderlich, um die elektrische Spannung zwischen den Kontak ten anzulegen.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform zeichnet sich das Verfahren zusätzlich durch das unmittelbar folgende zusätzliche Merkmal a. aus: a. Die Lackzusammensetzung umfasst als organisches Bindemittel ein Bindemittel auf Basis von Polyurethan.

Selbstverständlich sind auch andere Bindemittel einsetzbar. Grundsätzlich ist die Wahl des Bindemit tels für die vorliegende Erfindung nicht sonderlich kritisch.

Es ist bevorzugt, dass die mindestens eine Innenseite, sofern sie nicht bereits elektrisch isolierend ausgebildet ist, vor dem Aufbringen der elektrisch leitenden Kontakte in einigen bevorzugten Ausfüh rungsformen zumindest in den Bereichen, in denen die elektrisch leitenden Kontakte aufgebracht werden, mit einer elektrisch isolierenden Lackschicht abgedeckt wird. Besonders bevorzugt wird die elektrisch isolierende Lackschicht aufgedruckt.

Jede gemäß dem beschriebenen Verfahren auf ihre Dichtigkeit überprüfbare Kraftfahrzeugkarosserie ist ebenfalls von der vorliegenden Erfindung umfasst. Erfindungsgemäße Kraftfahrzeugkarosserien zeichnen sich stets durch die folgenden Merkmale aus: a. Sie weisen auf einer Innenseite elektrische Kontakte auf, und b. mindestens einer der Kontakte ist aus der oben beschriebenen Lackzusammensetzung gebil det, die neben einem organischen Bindemittel einen Anteil an mindestens einem elektrisch leitenden Zusatzstoff enthält.

Einige bevorzugte Ausführungsformen der elektrischen Kontakte sowie ihrer Herstellung, insbesonde re betreffend ihre Zusammensetzung, wurden im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Ver fahren bereits beschrieben. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird an dieser Stelle auf diese be vorzugten Ausführungsformen lediglich verwiesen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform zeichnet sich die Kraftfahrzeugkarosserie zusätzlich durch mindestens eines der unmittelbar folgenden zusätzlichen Merkmale a. bis d. aus: a. Die Innenseite mit den elektrischen Kontakten ist mit einem elektrisch isolierenden Lack be schichtet, auf dem die elektrischen Kontakte angeordnet sind. b. Die elektrischen Kontakte liegen in Form paralleler Leiterbahnen vor. c. Die parallelen Leiterbahnen weisen einen mittleren Abstand im Bereich von 1 mm bis 10 cm, bevorzugt im Bereich von 5 mm bis 10 cm, voneinander auf. d. Die parallelen Leiterbahnen weisen jeweils eine Länge im Bereich von 10 cm bis 100 m, bevor zugt zwischen 1 m und 10 m, auf.

Besonders bevorzugt sind zumindest die Merkmale a. und b. vorzugsweise sogar die Merkmale a. bis d., in Kombination miteinander realisiert.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform zeichnet sich die Kraftfahrzeugkarosserie zusätzlich durch das unmittelbar folgende zusätzliche Merkmal a. aus: a. Bei der Innenseite mit den elektrischen Kontakten handelt es sich um den Boden der Kraft- f a h rze u gka rosse ri e .

Gemäß den obigen Ausführungen kann es bevorzugt sein, dass die beanspruchte Kraftfahrzeugkaros serie eine Spannungsquelle umfasst, die mit den elektrischen Kontakten auf der Innenseite elektrisch verbunden ist. Dabei kann es sich insbesondere um eine elektrochemische Zelle handeln, die elektri sche Energie statisch oder elektrochemisch gespeichert hat, oder um ein elektrisches Bauelement, insbesondere eine Spule, in das unter dem Einfluss eines magnetischen Feldes eine elektrische Span nung induziert werden kann. Alternativ können die elektrisch leitenden Kontakte selbst eine Struktur oder eine Teilstruktur aufweisen, in die eine elektrische Spannung induziert werden kann.

Ausführungsbeispiel / Figuren

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Zusammenfassung, deren beider Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt schematisch: Fig. 1 Eine Draufsicht auf die Innenseite eines Bodenblechs einer erfindungsgemäßen Kraftfahr zeugkarosserie.

Auf das Bodenblech 101 einer Kraftfahrzeugkarosserie werden innenseitig zwei parallel zueinander verlaufenden Leiterbahnen 102 und 103 aufgebracht. Die beiden Leiterbahnen werden jeweils aus einer Lackzusammensetzung, die neben einem Polyurethan-basierten Bindemittel einen Anteil an Leitruss als elektrisch leitenden Zusatzstoff enthält, gebildet. Die Leiterbahnen werden mit einer Brei te von ca. 5 mm aufgebracht. Der Abstand zwischen den Leiterbahnen liegt im Mittel bei 5 mm.

Die Zusammensetzung der Lackzusammensetzung war wie folgte:

Die so hergestellten Leiterbahnen 102 und 103 weisen zwar eine elektrische Leitfähigkeit auf. Diese liegt aber um Dimensionen unter der von elektrischen Leitern wie Kupfer. Werden die beiden Leiter bahnen 102 und 103 elektrisch miteinander verbunden, so lässt sich der Ort der Verbindung über eine Spannungsmessung abschätzen, da der beobachtete Spannungsabfall - in Relation zu Kupfer - sehr viel stärker von der jeweiligen Länge der Leiterbahnen abhängt.

Zur Detektion eines Wassereintritts werden die Leiterbahn 102 mit dem Minuspol und die Leiterbahn 103 mit dem Pluspol der Spannungsquelle 106 verbunden. Die zwischen den Leiterbahnen angelegte Spannung wird mittels des Spannungsmessgeräts 107 überwacht. Sobald in Folge eines Wasserein bruchs die Leiterbahn 102 und die Leiterbahn 103 elektrisch miteinander verbunden werden, bei spielweise über die Wasserpfütze 104 oder die Wasserpfütze 105, ist ein Spannungsabfall zu beobach ten. Die verbleibende Restspannung kann Auskunft darüber geben, in welcher Entfernung von der Spannungsquelle die Leiterbahnen miteinander verbunden wurden. So sind im Fall der Pütze 104 und im Fall der Pfütze 105 unterschiedlich starke Spannungsabfälle zu beobachten, da die Länge der Lei terabschnitte der Leiterbahnen 102 und 103 zwischen den Polen der Spannungsquelle und der Pfütze 104 deutlich geringer ist als zwischen den Polen der Spannungsquelle und der Pfütze 105.

Im Fall von Kupfer wäre ein unterschiedlicher Spannungsabfall kaum zu messen. Die spezifische Leit fähigkeit von Kupfer ist derart hoch, dass die Länge der Leiterbahnen auf dessen Höhe kaum einen Einfluss hat.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung einer Kraftfahrzeugkarosserie mit den Schritten a. Aufbringen elektrisch leitender Kontakte auf mindestens einer Innenseite der Kraftfahr zeugkarosserie, und b. Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Kontakten, und c. Beaufschlagen mindestens einer Außenseite der Kraftfahrzeugkarosserie mit Wasser, und d. Überwachung der zwischen den Kontakten angelegten Spannung zwecks Detektion eines gegebenenfalls auftretenden Spannungsabfalls, gekennzeichnet dadurch, dass e. mindestens einer der elektrisch leitenden Kontakte aus einer Lackzusammensetzung ge bildet wird, die neben einem organischen Bindemittel einen Anteil an mindestens einem elektrisch leitenden Zusatzstoff enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1 mit mindestens einem der folgenden zusätzlichen Schritte und/oder

Merkmale: a. Die Lackzusammensetzung umfasst als elektrisch leitenden Zusatzstoff eine elektrisch lei tende Kohlenstoffmodifikation. b. Bei der Kohlenstoffmodifikation handelt es sich um Russ, Graphit, Graphen oder um Koh- lenstoffnanotubes. c. Die Lackzusammensetzung umfasst als elektrisch leitenden Zusatzstoff ein metallisches Pulver. d. Die Lackzusammensetzung umfasst ein elektrisch leitendes Polymer.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 mit mindestens einem der folgenden zusätzlichen

Schritte und/oder Merkmale: a. Bei der Kohlenstoffmodifikation handelt es sich um Russ oder um Graphit, das der Lackzu sammensetzung in einem Anteil im Bereich von 5 bis 80 Gew.-%, bezogen auf den Fest stoffanteil der Lackzusammensetzung, zugesetzt wird. b. Bei der Kohlenstoffmodifikation handelt es sich um Russ oder um Graphit, das der Lackzu sammensetzung in einem Anteil im Bereich von 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf den Fest stoffanteil der Lackzusammensetzung, zugesetzt wird. c. Bei der Kohlenstoffmodifikation handelt es sich um Russ oder um Graphit, das der Lackzu sammensetzung in einem Anteil im Bereich von 5 bis 25 Gew.-%, bezogen auf den Fest stoffanteil der Lackzusammensetzung, zu gesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem folgenden zusätzlichen Schritt und/oder Merkmal: a. Der elektrisch leitenden Zusatzstoff wird der Lackzusammensetzung in einer Menge zuge setzt, dass die mindestens eine Leiterbahn mit einem spezifischen elektrischen Widerstand im Bereich von 100 Q^*mm²/m bis 5^*10⁵Q^*mm²/m (bei 20 °C) gebildet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem folgenden zusätzlichen Schritt und/oder Merkmal: a. Die Lackzusammensetzung umfasst als organisches Bindemittel ein Bindemittel auf Basis von Polyurethan.

6. Kraftfahrzeugkarosserie mit den Merkmalen a. sie weist auf einer Innenseite elektrische Kontakte auf, und b. mindestens einer der Kontakte ist aus einer Lackzusammensetzung gebildet, die neben ei nem organischen Bindemittel einen Anteil an mindestens einem elektrisch leitenden Zu satzstoff enthält.

7. Kraftfahrzeugkarosserie nach Anspruch 6 mit mindestens einem der folgenden zusätzlichen Merkmale: a. Die Innenseite mit den elektrischen Kontakten ist mit einem elektrisch isolierenden Lack beschichtet, auf dem die elektrischen Kontakte angeordnet sind. b. Die elektrischen Kontakte liegen in Form paralleler Leiterbahnen vor. c. Die parallelen Leiterbahnen weisen einen mittleren Abstand im Bereich von 1 mm bis 10 cm, bevorzugt im Bereich von 5 mm bis 10 cm, voneinander auf. d. Die parallelen Leiterbahnen weisen jeweils eine Länge im Bereich von 10 cm bis 100 m, be vorzugt zwischen 1 m und 10 m, auf.

8. Kraftfahrzeugkarosserie nach Anspruch 6 oder nach Anspruch 7 mit mindestens dem folgenden zusätzlichen Merkmal: a. Bei der I nnenseite mit den elektrischen Kontakten handelt es sich um den Boden der Kraft- f a h rze u gka rosse ri e .