DE102009009808A1

DE102009009808A1 - Verfahren zum Verbinden zweier Bleche für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102009009808A1
Application number: DE102009009808A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dipl.-Ing. Bernhardt; Jens Dipl.-Ing. Bühler; Sascha Dipl.-Ing. Debuan; Thomas Dr. Disse; Dieter Gehring; Berthold Dipl.-Ing. Hopf; Markus Dipl.-Ing. Knöller; Claus-Dieter Dipl.-Ing. Reiniger
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2009-08-27

Abstract

Um bei der Herstellung einer Tür oder Klappe für ein Kraftfahrzeug das Innenblech an dem Außenblech zu befestigen, wird das Außenblech (10) mit einem Endabschnitt (14) umgebogen, insbesondere gefalzt, und auf den umgebogenen Endabschnitt (14) wird der Endabschnitt (16) des Innenblechs (12) aufgelegt. Anschließend werden die beiden Endabschnitte (14, 16) stoffschlüssig miteinander verbunden, z.B. durch Laserlöten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Bleche. Es geht hierbei insbesondere um eine Problemstellung, die sich beim Bau eines Kraftfahrzeugs, insbesondere der einer Tür oder Klappe für das Kraftfahrzeug, stellt. Bei einer Tür oder Klappe eines Kraftfahrzeugs wird üblicherweise ein Außenblech bereitgestellt, das mit einem Innenblech verbunden wird, welches später zum Kraftfahrzeuginnenraum weist. Bisher wird ein Endabschnitt des Innenblechs in das Außenblech (die Beplankung) eingefalzt. Um das Innenblech in dem Falz zu halten, wird Klebstoff verwendet. Das Einbringen des Endabschnitts des Innenblechs in den Falz bei bereitgestelltem Klebstoff erfolgt während des Rohbaus des Kraftfahrzeugs. Der Herstellungsvorgang ist in der DE 199 23 495 A1 beschrieben. Der Klebstoff muss aushärten, damit eine feste Verbindung zwischen dem Innenblech und dem Außenblech besteht. Der Klebstoff härtet jedoch in der Regel erst in den Lackieröfen aus, in die das im Bau befindliche Kraftfahrzeug nach dem Rohbau verbracht wird. Solange der Rohbau nach dem Einbringen des Innenblechs in den Falz des Außenblechs fortgesetzt wird, besteht keine feste Verbindung zwischen Außenblech und Innenblech.
Damit auf der Außenseite des Falzes zwischen Falz und Innenblech keine Flüssigkeit eindringen kann, wird auf der äußeren Falzseite eine Nahtabdichtung bereitgestellt. Üblicherweise wird ein pastöses Material aufgetragen, z. B. auf Polyvinylchlorid-Basis. Das Bereitstellen der Nahtabdichtung ist aufwendig. In der Nahtabdichtung können Blasen auftreten, die die Ästhetik der Tür oder Klappe des Kraftfahrzeuges beeinträchtigen. Gegebenenfalls ist sogar eine Nachbearbeitung notwendig.
Im Bereich der Falzverbindung besteht weiterhin die Gefahr, dass der bereitgestellte Klebstoff den Klebspalt nicht komplett ausfüllt und kleine Hohlräume entstehen. In diesen kann sich Wasser ansammeln, was langfristig eine Korrosion der Bleche bewirken kann.
Um dies zu vermeiden, wird im Bereich der Falzverbindung der Tür bzw. der Klappe üblicherweise Wachs eingebracht.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Verbindung eines Innenblechs mit einem Außenblech zu gestalten, dass die genannten Probleme nicht auftreten. Insbesondere soll möglichst unmittelbar eine feste Verbindung hergestellt werden, damit sich während des weiteren Rohbaus die Verbindungsteile nicht relativ zueinander verschieben können.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß des Patentanspruchs 1, eine Tür oder Klappe mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 9 und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß des Patentanspruchs 13 gelöst.
Erfindungsgemäß werden daher zum Verbinden zweier Bleche folgende Schritte durchgeführt:

– Umbiegen eines Endabschnitts des ersten Blechs,
– Auflegen eines zweiten Blechs mit einem Endabschnitt auf den umgebogenen Endabschnitt des ersten Blechs,
– stoffschlüssiges Verbinden der beiden Endabschnitte miteinander.

Stoffschlüssige Verbindungen, z. B. durch Löten und/oder Schweißen, haben die Eigenschaft, dass unmittelbar eine feste Verbindung bereitgestellt wird. Sofort nach dem Fügen der Teile ist keine Relativverschiebung der Verbindungsteile mehr möglich. Dadurch, dass auf der inneren oder der äußeren Falzseite des ersten Blechs eine stoffschlüssige Verbindung zum zweiten Blech vorhanden ist, besteht die Möglichkeit auf die Nahtabdichtung zu verzichten.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das zweite Blech auf die äußere Falzseite des ersten Blechs aufgelegt, und die beiden Bleche werden stoffschlüssig verbunden. Da das zweite Blech außen auf das erste Blech aufgelegt wird, entstehen nicht mehr derart kleine Hohlräume, dass sich darin Wasser ansammeln kann: Die Spalte im Falzflansch zwischen den beiden Teilen können vielmehr so groß gestaltet werden, dass bei einem während einer Herstellung eines Kraftfahrzeugs üblicherweise durchgeführten Verfahren der kathodischen Tauchlackierung im Spaltbereich zwischen Innenteil und Außenteil prozesssicher eine vor Korrosion schützende Beschichtung aufgebracht wird. Aus diesen Gründen kann darauf verzichtet werden, in den Innenraum der Tür bzw. Klappe Wachs einzubringen.
Es gibt mehrere Möglichkeiten des stoffschlüssigen Verbindens, z. B. Schweißen. Es hat sich erwiesen, dass das Löten der Bleche aneinander besonders vorteilhaft ist, wobei sich insbesondere Laserlöten als besonders praktikabel und zuverlässig erwiesen hat.
In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Umbiegen des Endabschnitts des ersten Blechs so weit, dass der Endabschnitt des zweiten Blechs auf diejenige Seite des ersten Blechs aufgesetzt werden kann, die vor dem Umbiegen dem zweiten Blech abgewandt war; dann kann das zweite Blech auf diejenige Oberfläche des ersten Blechs gefügt werden, die in Fortsetzung der späteren Außenoberfläche des ersten Blechs (falls es als Außenblech verwendet wird) bereitgestellt ist. Daher sollte das Umbiegen des Endabschnitts des ersten Blechs, wenn das Blech anfänglich eben ist, um einen Winkel von mindestens 90° erfolgen. Bevorzugt erfolgt das Umbiegen nahezu vollständig, also um einen Winkel von größer als 160°; in besonderer Ausführung kann der Endabschnitt um einen Winkel von größer als 180° umgebogen werden, z. B. so weit, dass die Kante des umgefalzten Endabschnitts auf der Innenfläche des ersten Blechs aufliegt. Dies bedeutet, dass der Schritt des Falzens an sich beibehalten wird.
Zur Erfindung gehört auch eine Tür oder Klappe für ein Kraftfahrzeug, von der ein Außenblech stoffschlüssig mit einem Innenblech verbunden ist. Eine solche Tür oder Klappe kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt sein. Dies bedeutet, dass das Außenblech an einem Endabschnitt umgebogen (und vorzugsweise sogar gefalzt) ist und das Innenblech mit einem Endabschnitt stoffschlüssig mit dem Endabschnitt des Außenblechs verbunden ist.
Zur Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug mit einer Tür oder Klappe der beschriebenen Art.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei
1 im Schnitt die Verbindungsstelle zweier Bleche beim Stand der Technik zeigt und
2 im Schnitt die Verbindungsstelle zweier Bleche zeigt, wie sie bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entsteht,
3 im Schnitt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsstelle zweier Bleche zeigt, und
4 eine Schnittdarstellung des ersten Blechs während des Falzvorgangs zeigt.
Zur Herstellung einer Tür oder Klappe, die ein Außenblech 10 und ein Innenblech 12 umfassen, muss das Innenblech 12 stabil mit dem Außenblech 10 verbunden werden. Im Stand der Technik wird das Außenblech 10 an einem Endabschnitt 14 gefalzt, und ein Endabschnitt 16 des Innenblechs wird in diesen Falz eingefalzt. Zur Fixierung des Innenblechs 12 an dem Außenblech 10 wird in den Fügebereich der beiden Bleche 10, 12 Klebstoff 18 eingebracht. Damit die Falzaußenseite abgedichtet ist, wird eine Nahtabdichtung 20, z. B. auf Polyvinylchlorid-Basis, auf die spätere Innenseite der Tür oder Klappe aufgebracht. In einen Hohlraum 22 der Tür oder Klappe wird Wachs eingebracht.
Bei der Erfindung wird nun anstelle der in 1 gezeigten Verbindungsstelle die in 2 gezeigte Verbindungsstelle geschaffen: Dabei wird – ebenso wie bei der Verbindungsstelle der 1 – der Endabschnitt 14 des Außenblechs 10 gefalzt. Im Unterschied zur Verbindungsstelle der 1 wird das Innenblech 12 jedoch nicht mehr mit eingefalzt. Stattdessen wird der Endabschnitt 16 des Innenblechs 12 auf den umgebogenen Endabschnitt 14 des Außenblechs 10 aufgelegt und stoffschlüssig mit diesem verbunden. Im Ausführungsbeispiel der 2 ist der Endabschnitt 14 des Außenblechs 10 um einen Winkel α gefalzt, der größer als 180° ist, so dass die Kante 28 des umgefalzten Endabschnitts 14 gegenüber der Innenfläche 26 des Außenblechs 10 zu liegen kommt. Der Endabschnitt 16 des Innenblechs 12 ist auf die Außenfläche 30 des Endabschnitts 14 des Außenblechs 10 aufgesetzt, die vor dem Umbiegen dem Innenblech 12 abgewandt war, und mit dieser verbunden, nämlich bevorzugt durch Laserlöten. Eine hierbei entstehende Lötnaht ist in 2 gezeigt und mit 24 bezeichnet. Alternativ kann das Außenblech 10 auch durch ein Schweißverfahren, insbesondere durch Laserschweißen, mit dem Innenblech 12 verbunden werden. Die Lötnaht 24 (bzw. Schweißnaht) kann abschnittsweise oder umlaufend vorgesehen sein.
Das Falzen oder zumindest ein Umbiegen des Außenblechs 10 an einem Endabschnitt 14 erscheint gegenwärtig erforderlich, weil bei dem stoffschlüssigen Verbinden Wärme eingebracht wird, die sonst die Außenoberfläche des Außenblechs beeinflussen könnte, wobei insbesondere das Außenblech 10 beeinträchtigt werden könnte. Aufgrund der näherungsweise parallel verlaufenden Endabschnitte 14, 16 können die beiden Bleche 10, 12 auch dann fehlerfrei miteinander verbunden werden, wenn die beiden Bleche 10, 12 – innerhalb gewisser Grenzen – in Fahrzeug – X- und/oder Z-Richtung zueinander verschoben und/oder um die Y-Achse relativ zueinander gedreht werden. Dies kann genutzt werden, um Maßungenauigkeiten der Bleche 10, 12 auszugleichen. Durch geeignetes Spannen können weiterhin während des Fügens der Bleche 10, 12 die Maße des Verbundbauteils kraft- oder weggesteuert eingestellt bzw. nachkorrigiert werden. Insbesondere kann durch Ausüben einer Spannkraft in Y-Richtung eine zusätzliche Falzverformung des Endabschnitts 14 erreicht werden.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist in 3 gezeigt. Hier ist der Endabschnitt 14' des Außenblechs 10 um einen Winkel α' von 90° gefalzt. Der Endabschnitt 16' des Innenblechs 12 ist auf die Innenfläche 26 des Endabschnitts 14' des Außenblechs 10 aufgesetzt und mit dieser durch Löten oder durch Schweißen verbunden (Löt- bzw. Schweißnaht 24').
Bei der erfindungsgemäßen Herstellung der in 2 und 3 gezeigten Verbindung kann man sowohl auf den Klebstoff 18 als auch auf die Nahtabdichtung 20 verzichten; weiterhin kann man auf ein Einbringen von Wachs in den Hohlraum verzichten. Abhängig vom Anwendungsfall kann jedoch dennoch – wie in 2 gestrichelt angedeutet – in den Hohlraum ein Kleber 32 oder ein Wachs eingebracht werden, um eine zusätzliche Abdichtung zu erreichen und/oder die Festigkeit des aus Innen- und Außenblech 10, 12 gebildeten Verbundbauteils zu erhöhen. Weiterhin kann eine Nahtabdichtung 20' vorgesehen sein.
4 zeigt beispielhaft eine bevorzugte Ausführungsform des Falzschritts des Außenblechs 10: Ausgangspunkt hierzu ist ein – beispielsweise durch Tiefziehen gefertigter – Außenblech-Rohling 10 mit einem unter einem Winkel β kleiner oder gleich 90° abragenden Endabschnitt 14''. Der Endabschnitt 14'' wird mit Hilfe eines in 4 nicht gezeigten Falzwerkzeugs gegenüber dem in einem Falzbett gelagerten Außenblech-Rohling 10 umgeformt, d. h. auf den gewünschten Winkel α gefalzt (Pfeil 40). Um dabei eine hochgenaue und reproduzierbare Definition der Falzkante 38 zu erreichen, wird während des Falzvorgangs ein stab- oder scheibenförmiges Hilfswerkzeug 44 in den Hohlraum eingeführt, das kurz vor oder nach Abschluss des Falzvorgangs entfernt wird (Pfeil 42).
Die stoffschlüssige Verbindung der beiden Bleche 10, 12 wird bevorzugt im Rahmen des Rohbaus hergestellt. Bei einem sich anschließenden Schritt der kathodischen Tauchlackierung kann der durch die beiden Bleche 10 und 12 gebildete Innenraum quasi durchgehend beschichtet werden.
Die Bleche 10, 12 können insbesondere aus Stahl oder aus einer Aluminiumlegierung bestehen. Weiterhin kann mindestens eines der Bleche 10, 12 ein Sandwichblech sein. Wenn geeignete Maßnahmen zur Korrosionsvermeidung bereitgestellt werden, können die Bleche 10, 12 auch aus verschiedenen Metallen bestehen, so dass durch das erfindungsgemäße Verfahren z. B. ein Innenblech 12 aus Stahl mit einem Außenblech 10 aus einer Aluminiumlegierung verbunden werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19923495 A1 [0001]

Claims

Verfahren zum Verbinden zweier Bleche (10, 12) mit den Schritten: – Umbiegen eines Endabschnitts (14) eines ersten Blechs (10) – Auflegen eines zweiten Blechs (12) mit einem Endabschnitt (16) auf den umgebogenen Endabschnitt (14) des ersten Blechs (10), – Stoffschlüssiges Verbinden der beiden Endabschnitte (14, 16) miteinander.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das der Endabschnitt (16) des zweiten Blechs (12) auf eine Außenfläche (30) des umgebogenen Endabschnitts (14) des ersten Blechs (10) aufgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das der Endabschnitt (16') des zweiten Blechs (12) auf eine Innenfläche (26) des umgebogenen Endabschnitts (14') des ersten Blechs (10) aufgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das stoffschlüssige Verbinden mittels Löten, vorzugsweise mittels Laserlöten, erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das stoffschlüssige Verbinden mittels Schweißen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (14) des ersten Blechs (10) gefalzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Falzen des Endabschnitts (14) des ersten Blechs (10) ein stab- oder scheibenförmiges Hilfswerkzeug (44) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Blech ein Außenblech (10) und das zweite Blech ein Innenblech (12) für ein Karosserieteil, insbesondere eine Tür oder Klappe, eines Kraftfahrzeugs ist.
Tür oder Klappe für ein Kraftfahrzeug, von der ein Außenblech (10) stoffschlüssig mit einem Innenblech (12) verbunden ist.
Tür oder Klappe nach Anspruch 9, bei der das Außenblech (10) an einem Endabschnitt (14) umgebogen und das Innenblech (12) mit einem Endabschnitt (16) stoffschlüssig mit dem Endabschnitt (14) des Außenblechs (10) verbunden ist.
Tür oder Klappe nach Anspruch 10, bei der die stoffschlüssige Verbindung von Innenblech (12) und Außenblech (10) auf der Außenfläche (30) des Endabschnitts (14) des Außenblechs (10) angeordnet ist.
Tür oder Klappe nach Anspruch 10, bei der die stoffschlüssige Verbindung von Innenblech (12) und Außenblech (10) auf der Innenfläche (26) des Endabschnitts (14') des Außenblechs (10) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug mit einer Tür oder Klappe nach einem der Ansprüche 9 bis 12.