DE102013019822A1

DE102013019822A1 - Vorfixierung für Klebeanwendung mit Temperaturausgleich

Info

Publication number: DE102013019822A1
Application number: DE102013019822.4A
Authority: DE
Inventors: Marcus LANGE
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-11-23
Filing date: 2013-11-23
Publication date: 2015-05-28
Also published as: GB201420630D0; GB2522318A; GB201420822D0

Abstract

Es ist eine Vorrichtung beschrieben zur Herstellung eines Kraftfahrzeuges mit einer Karosserie in Mischbauweise, umfassend Mittel zur Verfügung stellen wenigstens eines ersten Karosserieteils (9) aus einem ersten Material, Mittel zur Verfügung stellen wenigstens eines zweiten Karosserieteils (10) aus einem zweiten Material, wobei das erste und zweite Material einen unterschiedlichen Wärmeausdehnkoeffizienten aufweisen, Mittel zum Vorfixieren des wenigstens einen ersten Karosserieteils (9) mit dem wenigstens einen zweiten Karosserieteils (10) an wenigstens einer Vorfixierungsstelle (11), Mittel zum Verbinden des wenigstens einen ersten Karosserieteils (9) mit dem wenigstens einen zweiten Karosserieteil (10) mit wenigstens einer Klebeverbindung (12) mit Klebstoff, Mittel zum Verfügung stellen des ersten und/oder zweiten Karosserieteil (9, 10), so dass an dem ersten und/oder zweiten Karosserieteil (9, 10) in je einem Umgebungsbereich (14) zu der wenigstens einen Vorfixierungsstelle (11) das erste und/oder zweite Karosserieteil (9, 10) in dem Umgebungsbereich (14) bei einer Druck- oder Zugkraft einen kleineres Verhältnis von Druck- oder Zugkraft zu Längenänderung aufweist als außerhalb des Umgebungsbereiches (14).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 12.
In der Kraftfahrzeugtechnik werden Karosserien für die Kraftfahrzeuge in einer Mischbauweise hergestellt. Die Karosserie ist dabei aus einer Vielzahl von Karosserieteilen aufgebaut und zusammengefügt und die Karosserieteile bestehen dabei aus einem Material mit einem unterschiedlichen Wärmeausdehnkoeffizienten, zum Beispiel eine Karosserie in einer Mischbauweise mit Karosserieteilen aus Stahl und Aluminium oder mit Karosserieteilen aus Stahl und Kunststoff. Als Fügeverfahren zum Verbinden der Karosserieteile aus dem Material mit einem unterschiedlichen Wärmeausdehnkoeffizienten wird dabei eine stoffschlüssige Klebeverbindung mit Klebestoff gewählt. Zunächst wird auf eine Klebefläche wenigstens eines Karosserieteils Klebstoff aufgebracht und anschließend werden die Karosserieteile vorfixiert, zum Beispiel mit Nieten oder Schweißen, sodass die miteinander endgültig für hohe Kraftbelastungen zu verbindenden Karosserieteile in der Klebeverbindung bereits entsprechend geometrisch fest zueinander ausgerichtet sind. Nach diesem Vorfixieren bzw. der geometrischen Ausrichtung der Karosserieteile zueinander wird die gesamte Karosserie mit der Vielzahl von Karosserieteilen einer kathodischen Tauchlackierung unterzogen und anschließend erfolgt in einem Trocknungsprozess in einem Trocknungsofen bei ungefähr 180°C das Trocknen der kathodischen Tauchlackierung.
Der verwendete Klebstoff zum Zusammenfügen der Karosserieteile wird während des Erwärmens bzw. während des Trocknungsprozesses aktiviert und/oder erhärtet, sodass das Erhärten und Aktivieren des Klebstoffs zum Zusammenfügen der Karosserieteile erst nach der kathodischen Tauchlackierung ausgeführt wird. Die eingesetzten Karosserieteile weisen einen unterschiedlichen Wärmeausdehnkoeffizienten auf, sodass beim Erwärmen der Karosserie in dem Trocknungsofen unterschiedliche temperaturbedingte Längenausdehnungen auftreten. Diese unterschiedlichen Längenausdehnungen der Karosserieteile aus den unterschiedlichen Materialien führen dadurch zu Längenausdehnungsdifferenzen zwischen den Karosserieteilen aus dem unterschiedlichen Material. Aufgrund dieser unterschiedlichen Längenausdehnungen und der hieraus resultierenden Längenausdehnungsdifferenzen zwischen den Karosserieteilen aus den unterschiedlichen Materialien treten aufgrund großer Druck- oder Zugkräfte Verformungen, insbesondere Biegungen und plastische Verformungen, an Karosserieteilen auf. Aufgrund dieser Biegungen und plastischen Verformungen ist eine zuverlässige und verzugsfreie Herstellung der Klebeverbindung nicht mehr möglich, da zwischen den Klebeflächen der miteinander zu verbindenden Karosserieteile die Verformungen auftreten und während dieser Verformungen der Klebstoff noch nicht vollständig oder nur teilweise ausgehärtet ist bzw. lediglich erst aktiviert wurde während des Erwärmens in dem Trocknungsofen. Eine verzugsfreie und zuverlässige Klebeverbindung zwischen den Karosserieteilen aus den unterschiedlichen Materialien mit den unterschiedlichen Wärmeausdehnkoeffizienten kann damit nicht hergestellt werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeuges und ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, bei dem eine Karosserie in Mischbauweise bei einem Aktivieren des Klebstoffes während des Trocknens nach dem Tauchlackieren die Klebeverbindung zwischen Karosserieteilen zuverlässig und sicher hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Karosserie in Mischbauweise mit den Schritten: zur Verfügung stellen wenigstens eines ersten Karosserieteils aus einem ersten Material, zur Verfügung stellen wenigstens eines zweiten Karosserieteils aus einem zweiten Material, wobei das erste und zweite Material einen unterschiedlichen Wärmeausdehnkoeffizienten aufweisen, Vorfixieren des wenigstens einen ersten Karosserieteils mit dem wenigstens einen zweiten Karosserieteils an wenigstens einer Vorfixierungsstelle, Verbinden des wenigstens einen ersten Karosserieteils mit dem wenigstens einen zweiten Karosserieteil mit wenigstens einer Klebeverbindung mit Klebstoff, wobei das erste und/oder zweite Karosserieteil dahingehend zur Verfügung gestellt wird, dass an dem ersten und/oder zweiten Karosserieteil in je einem Umgebungsbereich zu der wenigstens einen Vorfixierungsstelle das erste und/oder zweite Karosserieteil in dem Umgebungsbereich bei einer Druck- oder Zugkraft einen kleineres Verhältnis von Druck- oder Zugkraft zu (hieraus resultierender) Längenänderung aufweist als außerhalb des Umgebungsbereiches. Als Karosserie werden auch Türen, Klappen und Hauben betrachtet, wobei die Türen, Klappen und Hauben vorzugsweise verschwenkbar sind, so dass auch Karosserieteile von Türen, Klappen und Hauben von dieser Schutzrechtsanmeldung mit umfasst sind.
Als eine negative Druckspannung oder Druckraft wird auch eine Zugspannung oder Zugkraft betrachtet. Aufgrund des kleineren Verhältnisses von Druck- oder Zugkraft zu hieraus resultierender Längenänderungen an dem Umgebungsbereich als außerhalb des Umgebungsbereichs werden Druck- oder Zugkräfte im Wesentlichen als Ausgleichsverformungen in dem Umgebungsbereich aufgenommen, sodass als Folge der Ausgleichsverformung außerhalb des Umgebungsbereichs im Wesentlichen keine bzw. nur sehr geringe temperaturbedingten Druck- oder Zugkräfte oder Druck- oder Zugspannungen auftreten. Dadurch treten auch an den Klebeflächen zwischen den Karosserieteilen mit dem Klebstoff im Wesentlichen keine oder nur geringe Druck- oder Zugkräfte auf und damit auch im Wesentlichen keine hieraus resultierenden Verformungen. Damit kann die Klebeverbindung zwischen dem ersten und zweiten Karosserieteil während des Trocknungsprozesses in dem Trocknungsofen zuverlässig hergestellt werden. An dem Umgebungsbereich weist somit das erste und/oder zweite Karosserieteil einen fiktiven wesentlich kleineren Elastizitätsmodul auf als außerhalb des Umgebungsbereichs. Insbesondere ist in dem Umgebungsbereich das Verhältnis von Druck- oder Zugkraft zu Längenänderung um das 0,9-, 0,7-, 0,5-, 0,4- 0,2-, 0,1- oder 0,01-Fache kleiner als außerhalb des Umgebungsbereichs.
In einer zusätzlichen Ausführungsform wird das erste und/oder zweite Karosserieteil dahingehend zur Verfügung gestellt, dass in dem Umgebungsbereich das erste und/oder zweite Karosserieteil eine kleineren Dicke aufweist als außerhalb des Umgebungsbereiches und/oder wenigstens eine Aussparung in dem Umgebungsbereich vorhanden ist. Das kleinere Verhältnis von Druck- oder Zugkraft zu Längenänderung kann beispielsweise auch dadurch erreicht werden, dass an dem Umgebungsbereich das erste und/oder zweite Karosserieteil eine kleinere Dicke an der Wandung aufweist und/oder an der Wandung des Umgebungsbereiches ein Material, z. B. Gummi, mit einem sehr kleinen Elastizitätsmodul eingesetzt wird, sodass dadurch bei der gleichen wirkenden Druck- oder Zugkraft an dem Umgebungsbereich eine wesentlich größere Längenänderung auftritt als außerhalb des Umgebungsbereichs.
In einer ergänzenden Ausführungsform wird die wenigstens eine Aussparung mit Ausstanzen an dem wenigstens einen ersten und/oder zweiten Karosserieteil hergestellt und/oder je ein Umgebungsbereich wird von wenigstens zwei Ausstanzungen und wenigstens einem Steg gebildet. Aufgrund der Ausstanzungen und dem Steg kann somit an dem Steg bei einer nur geringen Druck- oder Zugkräfte eine sehr große Längenänderung bzw. Ausgleichsverformung des Steges erreicht werden, sodass dadurch von dem Steg überwiegend die gesamte temperaturbedingte Längenausdehnungsdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Karosserieteil aufgenommen wird. Vorzugsweise ist dabei der Steg im Wesentlichen senkrecht zu einer Längenausdehnungsachse ausgerichtet.
In einer ergänzenden Variante wird die Klebeverbindung zwischen dem ersten und/oder zweiten Karosserieteil, insbesondere ausschließlich, außerhalb des wenigstens einen Umgebungsbereiches hergestellt. Die Klebeverbindung wird außerhalb des Umgebungsbereichs hergestellt, da an dem Umgebungsbereich selbst große Ausgleichsverformungen auftreten und dadurch an dem Umgebungsbereich keine zuverlässige Klebeverbindung zwischen dem ersten und zweiten Karosserieteil hergestellt werden kann.
In einer ergänzenden Variante wird zuerst das wenigstens eine erste Karosserieteil mit dem wenigstens einen zweiten Karosserieteil an wenigstens einer Vorfixierungsstelle vorfixiert, anschließend wird das wenigstens eine erste und zweite Karosserieteil einer, vorzugsweise kathodischen, Tauchlackierung unterzogen, anschließend wird das wenigstens eine erste und zweite Karosserieteil in einem Trocknungsprozess getrocknet und während des Trocknungsprozesses wird der Klebstoff der wenigstens einen Klebeverbindung aktiviert und/oder ausgehärtet.
In einer zusätzlichen Ausführungsform wird während des Trocknungsprozesses das wenigstens eine erste und zweite Karosserieteil auf eine erhöhte Trocknungstemperatur, insbesondere zwischen 70°C und 300°C, vorzugsweise zwischen 120°C und 220°C, erwärmt.
Zweckmäßig werden während des Erwärmens für den Trocknungsprozess an dem wenigstens einen ersten Karosserieteil und dem wenigstens einen zweiten Karosserieteil temperaturbedinge unterschiedliche Längenausdehnungen ausgeführt, weil das erste und zweite Material einen unterschiedlichen Wärmeausdehnkoeffizienten aufweisen, so dass zwischen dem wenigstens einen ersten Karosserieteil und dem wenigstens einen zweiten Karosserieteil temperaturbedingte Längenausdehnungsdifferenzen auftreten und die Längenausdehnungsdifferenzen im Wesentlichen als Ausgleichsverformung an dem wenigstens einen Umgebungsbereich aufgenommen werden. Die Gesamtverformung wird dabei im Wesentlichen, das heißt mit einem Anteil von wenigstens 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% von dem Umgebungsbereich als Ausgleichsverformung aufgenommen.
In einer zusätzlichen Ausführungsform werden während des Erwärmens für den Trocknungsprozess an dem wenigstens einen ersten Karosserieteil und dem wenigstens einen zweiten Karosserieteil außerhalb des wenigstens einen Umgebungsbereiches im Wesentlichen keine Verformung, insbesondere Biegungen und/oder plastische Verformungen, ausgeführt und/oder es treten im Wesentlichen keine Druck- oder Zugkräfte auf. Außerhalb des Umgebungsbereichs treten im Wesentlichen keine Verformungen auf, das heißt die Verformungen außerhalb des Umgebungsbereichs betragen weniger als 10%, 5% oder 2% der Ausgleichsverformung an dem zugeordneten Umgebungsbereich.
In einer ergänzenden Variante wird das Vorfixieren mit Schweißen, Clincen und/oder Nieten ausgeführt.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung werden das wenigstens eine erste und wenigstens eine zweite Karosserieteil mit dem Vorfixieren an der wenigstens einen Vorfixierungsstelle und dem Verbinden mit der wenigstens einen Klebeverbindung zu der Karosserie für das Kraftfahrzeug miteinander verbunden.
In einer ergänzenden Ausgestaltung wird das wenigstens eine erste Karosserieteil aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, und das wenigstens eine zweite Karosserieteil aus Kunststoff zur Verfügung gestellt oder das wenigstens eine erste Karosserieteil wird aus Stahl und das wenigstens eine zweite Karosserieteil aus Aluminium zur Verfügung gestellt.
Erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, umfassend eine Karosserie in einer Mischbauweise mit wenigstens einem ersten Karosserieteil aus einem ersten Material und wenigstens einem zweiten Karosserieteil aus einem zweiten Material, wobei das erste und zweite Material einen unterschiedlichen Wärmeausdehnkoeffizienten aufweisen, einen Antriebsmotor, z. B. einen Verbrennungs- und/oder Elektromotor, das wenigstens eine erste Karosserieteil mit dem wenigstens einen zweiten Karosserieteil an wenigstens einer Vorfixierungsstelle miteinander verbunden ist, das wenigstens eine erste Karosserieteil mit dem wenigstens einen zweiten Karosserieteil mit wenigstens einer Klebeverbindung mit Klebstoff an wenigstens einer Klebefläche miteinander verbunden ist, wobei das Kraftfahrzeug mit einem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Verfahren hergestellt ist und/oder das wenigstens eine erste und/oder das wenigstens eine zweite Karosserieteil in je einem Umgebungsbereich zu der wenigstens einen Vorfixierungsstelle in dem je einen Umgebungsbereich bei einer Druck- oder Zugkraft ein kleineres Verhältnis von Druck- oder Zugkraft zu Längenänderung aufweist als außerhalb des Umgebungsbereiches. Das Kraftfahrzeug ist in dem Umgebungsbereich während des normalen Betriebes normalerweise im Wesentlichen keiner Druck- oder Zugkraft ausgesetzt, d. h. weist im Wesentlichen keine Ausgleichsverformung auf, und die obige Beschreibung dient lediglich dazu die Ausgestaltung und Konstruktion des Umgebungsbereiches für die Herstellung zu beschreiben.
Vorzugsweise weist das erste und/oder zweite Karosserieteil in dem Umgebungsbereich eine kleinere Dicke auf als außerhalb des Umgebungsbereiches und/oder wenigstens eine Aussparung ist in dem Umgebungsbereich vorhanden.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist je ein Umgebungsbereich von wenigstens zwei Ausstanzungen und wenigstens einem Steg gebildet.
In einer weiteren Variante weist der je eine Umgebungsbereich einen Abstand von weniger als 10 cm, 7 cm, 5 cm, 3 cm, 2 cm oder 1 cm zu der zugeordneten wenigstens einen Vorfixierungsstelle auf und/oder die Klebeverbindung ist zwischen dem wenigstens einen ersten und zweiten Karosserieteil ausschließlich außerhalb des Umgebungsbereiches ausgebildet.
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
1 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeuges,
2 einen Längsschnitt eines ersten und zweiten Karosserieteils nach einem Vorfixieren aus dem Stand der Technik,
3 eine Draufsicht eines ersten und zweiten Karosserieteils in einem ersten Ausführungsbeispiel ohne einer Verformung an einem Umgebungsbereich zu einer Vorfixierungsstelle,
4 eine Draufsicht des ersten und zweiten Karosserieteils gemäß 3 mit der Verformung an dem Umgebungsbereich zu der Vorfixierungsstelle mit einer Verformung in einer ersten Richtung parallel zu einer Längenausdehnungsachse,
5 eine Draufsicht des ersten und zweiten Karosserieteils gemäß 3 mit der Verformung an dem Umgebungsbereich zu der Vorfixierungsstelle mit einer Verformung in einer zweiten Richtung parallel zu einer Längenausdehnungsachse,
6 eine Draufsicht eines ersten und zweiten Karosserieteils in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
7 eine Draufsicht einer Vorfixierungsstelle des ersten und zweiten Karosserieteils gemäß 6 und
8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Kraftfahrzeuges.
Ein in 1 dargestelltes Kraftfahrzeug 1 weist eine Karosserie 8 in einer Mischbauweise auf, das heißt die Karosserie 8 besteht aus ersten Karosserieteilen 9 aus Stahl und aus zweiten Karosserieteilen 10 aus Aluminium. Ein Antriebsmotor 2, insbesondere ein Verbrennungsmotor 3 und/oder ein Elektromotor 4, dient zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 1. Innerhalb eines von der Karosserie 8 eingeschlossenen Innenraums 6 sind Fahrzeugsitze 7 zur Aufnahme von Personen vorhanden und ferner schließt die Karosserie 8 auch einen Gepäckraum 5 zur Aufnahme von Gepäck ein.
In 2 ist ein erstes und zweites Karosserieteil 9, 10 aus dem im Stand der Technik dargestellt. Zur Herstellung der Karosserie 8 aus einer Vielzahl von ersten und zweiten Karosserieteilen 9, 10 werden diese zunächst an einer Klebefläche 13 mit nicht dargestelltem Klebstoff beschichtet und anschließend erfolgt an einer Vorfixierungsstelle 11, zum Beispiel mit Nieten oder Schweißen, eine Vorfixierung, sodass die ersten und zweiten Karosserieteile 9, 10 fest geometrisch und unveränderlich zueinander ausgerichtet sind. Nach der Tauchlackierung der Karosserie aus den Karosserieteilen 9, 10 erfolgt ein Trocknungsprozess in einem Trocknungsofen bei 180°C. Während des Erwärmens der Karosserie 8 in dem Trocknungsofen auf 180°C führen die ersten Karosserieteile 9 aus Stahl eine kleinere Längenausdehnung temperaturbedingt aus als die zweiten Karosserieteile 10 aus Aluminium. Dies führt zu Druckspannungen bzw. Druckkräften an dem ersten Karosserieteil 9 und Zugspannungen bzw. Zugkräften an dem zweiten Karosserieteil 10. Die Druckspannungen an dem ersten Karosserieteil 9 führen zu einer Verformung des ersten Karosserieteils 9, insbesondere einer Biegung und einer plastischen Verformung gemäß der Darstellung in 2, sodass dadurch die beiden Klebeflächen 13 an dem ersten und zweiten Karosserieteil 9, 10 einen größeren Abstand aufweisen und dadurch eine verzugsfreie und zuverlässige Herstellung der Klebeverbindung 12 an den Klebeflächen 13 des ersten und zweiten Karosserieteils 9, 10 nicht mehr gewährleistet ist.
In den 3 bis 5 ist eine Draufsicht des ersten und zweiten Karosserieteils 9, 10 für ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1 und für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung des Kraftfahrzeugs 1 dargestellt. Dabei ist lediglich die Draufsicht auf nur eine Vorfixierungsstelle 11 dargestellt. Ein Umgebungsbereich 14 weist einen Abstand von ungefähr weniger als 3 cm zu der Vorfixierungsstelle 11 als einer Schweißverbindung zwischen dem ersten und zweiten Karosserieteil 9, 10 auf. An dem Umgebungsbereich 14 sind in das erste Karosserieteil 9 zwei halbmondförmige Ausstanzungen 16 als Aussparungen 15 eingearbeitet, sodass zwischen den beiden Ausstanzungen 16 ein Steg 17 vorhanden ist. Während des Erwärmens der Karosserie 8 aus der Vielzahl von ersten und zweiten Karosserieteilen 9, 10 für den Trocknungsprozess nach einer kathodischen Tauchlackierung kann die Längenausdehnungsdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Karosserieteil 9, 10 im Wesentlichen vollständig von dem Umgebungsbereich 14 aufgenommen werden, da der Steg 17 bezüglich der beiden Ausstanzungen 16 bei einer wirkenden Druckkraft bzw. Druckspannung in Richtung einer Längenausdehnungsachse 26 bei einer vorhandenen Druckkraft an dem Steg 17 eine wesentlich größere Längenänderung auftritt bzw. eine Ausgleichsverformung des Steges 17 als außerhalb des Umgebungsbereichs 14, das heißt an den Klebeflächen 13, welche in 3 bis 5 nicht dargestellt sind. Dabei führen das erste und zweite Karosserieteil 9, 10 Bewegungen bzw. Längenänderungen im Wesentlichen ausschließlich in Richtung der Längenausdehnungsachse 26 aus, da an dem zweiten Karosserieteil 10 entsprechende Stege (nicht dargestellt) ausgebildet sind, mit denen das erste Karosserieteil 9 bezüglich des zweiten Karosserieteils 10 geführt ist. Bei einer vorhandenen Druckkraft führt somit der Steg 17 eine wesentlich größere Längenänderung in Richtung der Längenausdehnungsachse 26 bzw. Ausgleichsverformung aus als das erste Karosserieteil 9 außerhalb des Umgebungsbereichs 14. Die während des Erwärmens auftretenden Längenausdehnungsdifferenzen zwischen dem ersten und zweiten Karosserieteil 9, 10 werden damit im Wesentlichen ausschließlich innerhalb des Umgebungsbereichs 14 von dem ersten Karosserieteil 9 aufgenommen, sodass dadurch außerhalb der Umgebungsbereiche 14 und damit an den Klebeflächen 13 mit der Klebeverbindung 12 zwischen dem ersten und zweiten Karosserieteil 9, 10 im Wesentlichen keine Druckkräfte oder Zugkräfte auftreten und auch keine hieraus resultierenden Verformungen, insbesondere Biegungen oder plastische Verformungen. Dadurch liegen die beiden Klebeflächen 13 des ersten und zweiten Karosserieteils 9, 10 bündig ohne Zwischenraum aufeinander, sodass der Klebestoff zwischen dem ersten und zweiten Karosserieteil 9, 10 während des Aktivierens in dem Trocknungsofen eine zuverlässige und verzugsfreie Herstellung der Klebeverbindung 12 ermöglicht.
In 3 ist der Umgebungsbereich 14 vor dem Erwärmen dargestellt, das heißt, es treten keine Druckkräfte oder Zugkräfte an dem ersten und/oder zweiten Karosserieteil 9, 10 auf. In 4 wirkt auf das erste Karosserieteil 9 eine gemäß dem Pfeil in 4 nach unten gerichtete Zugkraft bzw. Zugspannung, das heißt negative Druckspannung, sodass sich dadurch der Steg 17 in der Pfeilrichtung nach unten verformt und somit die obere Ausstanzung 16 sich vergrößert und die untere Ausstanzung 16 verkleinert. In 5 ist dies umgekehrt bezüglich 4, das heißt, es wirkt auf das erste Karosserieteil 9 eine nach oben gerichtete Druckspannung bzw. Druckkraft, sodass dadurch sich der Steg 17 in Pfeilrichtung nach oben verformt und damit die oberen Ausstanzung 16 sich verkleinert und die untere Ausstanzung 16 sich vergrößert. Der in den 3 bis 5 dargestellte Umgebungsbereich 14 ist für Vorfixierungsstellen 11 mit nur einer Längenausdehnungsachse 26 geeignet, das heißt, es treten Druckkräfte im Wesentlichen nur in Richtung der Längenausdehnungsachse 26 auf.
In 6 und 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des ersten und zweiten Karosserieteils 9, 10 dargestellt. Das erste und zweite Karosserieteil 9, 10 sind mittels vier Vorfixierungsstellen 11 miteinander vorfixiert, sodass dadurch zwei aufeinander senkrecht stehende Längenausdehnungsachsen 26 auftreten. Das erste und zweite Karosserieteil 9, 10 ist dabei im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und die beiden Längenausdehnungsachsen 26 sind dabei im Wesentlichen parallel und innerhalb einer von dem ersten und zweiten Karosserieteil 9, 10 aufgespannten fiktiven Ebene ausgerichtet. Damit der Umgebungsbereich 14 leicht verformt werden kann als Ausgleichsverformung für die unterschiedlichen Längenausdehnungen in den beiden Längenausdehnungsachsen 26, weist der Umgebungsbereich 14 zwei innere Ausstanzungen 16 auf, welche einen inneren Steg 17 begrenzen, sowie zwei äußere Ausstanzungen 16 auf, welche zwei Stege 17 zwischen den äußeren Ausstanzungen 16 und den beiden inneren Ausstanzungen 16 begrenzen.
Dadurch kann der in 7 dargestellte Umgebungsbereich 14 Ausgleichsverformungen in den beiden Längenausdehnungsachsen 26 aufnehmen.
In 8 ist ein Ablaufdiagramm zur Herstellung der Karosserie 8 des Kraftfahrzeugs 1 dargestellt. Zunächst werden eine Vielzahl von ersten und zweiten Karosserieteilen 18, 19 zur Verfügung gestellt, das heißt erste Karosserieteile 9 in dem Herstellungsschritt 18 und zweite Karosserieteile 10 in dem Herstellungsschritt 19, z. B. mit Umformen in Pressen und Ausstanzen. Die Karosserieteile 9, 10 aus Stahl und Aluminium werden anschließend auf jeweils einer Klebefläche 13 mit Klebstoff beschichtet bzw. dieser wird in dem Herstellungsschritt 20 aufgebracht und anschließend werden die Karosserieteile 9, 10 aufeinandergelegt und an Vorfixierungsstellen 11 vorfixiert in dem Herstellungsschritt 21. Dadurch sind die Karosserieteile 9, 10 geometrisch zueinander unbeweglich und fest ausgerichtet und können anschließend in dem Herstellungsschritt 22 gemeinsam einer kathodischen Tauchlackierung unterzogen werden. Nach dem Tauchlackieren wird die vorfixierte Karosserie 8 in einen Trocknungsofen einbebracht und in dem Herstellungsschritt 23 erwärmt und dabei erfolgt die Trocknung der Tauchlackierung. Während dieses Erwärmens in dem Trocknungsofen treten zwischen den ersten und zweiten Karosserieteilen 9, 10 unterschiedliche temperaturbedingte Längenausdehnungen auf, und diese unterschiedlichen Längenausdehnungsdifferenzen werden dabei im Wesentlichen von einer Ausgleichsverformung 24 an dem Umgebungsbereich 14 um die Vorfixierungsstellen 11 aufgenommen. Dadurch treten außerhalb des Umgebungsbereichs 14 an den ersten und zweiten Karosserieteilen 9, 10 im Wesentlichen keine Druck- oder Zugkräfte auf und auch keine hieraus resultierenden Verformungen, sodass dadurch die Klebeflächen 13 auch während des Erwärmens in dem Trocknungsofen bündig aufeinanderliegen. Nach dem Trocknen der Tauchlackierung und dem Erhärten des Klebstoffs aufgrund des Aktivierens in dem Trocknungsofen, erfolgt das Endlackieren 25 der Karosserie 8 in einer für das Kraftfahrzeug 1 gewünschten Farbe.
Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Kraftfahrzeugs 1 und dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug 1 wesentliche Vorteile verbunden. Die Längenausdehnungsdifferenzen zwischen den ersten und zweiten Karosserieteilen 9, 10 werden im Wesentlichen von den Ausgleichsverformungen an dem Umgebungsbereich 14 aufgenommen, sodass dadurch an dem ersten und zweiten Karosserieteil 9, 10 außerhalb des Umgebungsbereichs 14 und an den Klebeflächen 13 im Wesentlichen keine Druck- oder Zugkräfte auftreten und dadurch eine verzugsfreie und zuverlässige Herstellung der Klebeverbindung 12 möglich ist.
Es wurde wenigstens ein Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei zu beachten ist, dass eine große Anzahl an Varianten hierzu existieren. Es sollte auch wahrgenommen werden, dass das Ausführungsbeispiel oder die Ausführungsbeispiele nur Beispiele sind und damit nicht beabsichtigt ist, den Schutzumfang, die Anwendbarkeit bzw. Ausführbarkeit oder den Aufbau in irgendeiner Weise zu beschränken. Die oben stehende Beschreibung vermittelt den Fachmann mit einer geeigneten Anleitung zur Ausführung von wenigstens einem Ausführungsbeispiel. Es ist zu verstehen, dass verschiedene Veränderungen gemacht werden können in der Funktion und der Anordnung der beschriebenen Komponenten in einer beispielhaften Ausführungsform ohne vom Schutzumfang der nachstehenden Ansprüche und sowie den Äquivalenten der nachstehenden Ansprüche abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
2: Antriebsmotor
3: Verbrennungsmotor
4: Elektromotor
5: Gepäckraum
6: Innenraum
7: Fahrzeugsitz
8: Karosserie
9: Erste Karosserieteil
10: Zweite Karosserieteil
11: Vorfixierungsstelle
12: Klebeverbindung
13: Klebefläche
14: Umgebungsbereich
15: Aussparung
16: Ausstanzung
17: Steg
18: Zur Verfügung stellen des ersten Karosserieteils
19: Zur Verfügung stellen des zweiten Karosserieteils
20: Aufbringen von Klebstoff auf eine Klebefläche
21: Aufeinander legen und Vorfixieren des ersten und zweiten Karosserieteils
22: Tauchlackieren des ersten und zweiten Karosserieteils
23: Erwärmen und Trocknen des ersten und zweiten Karosserieteils
24: Ausgleichsverformen des Umgebungsbereiches
25: Endlackieren
26: Längenausdehnungsachse

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeuges (1) mit einer Karosserie (8) in Mischbauweise mit den Schritten: – zur Verfügung stellen wenigstens eines ersten Karosserieteils (9) aus einem ersten Material, – zur Verfügung stellen wenigstens eines zweiten Karosserieteils (10) aus einem zweiten Material, wobei das erste und zweite Material einen unterschiedlichen Wärmeausdehnkoeffizienten aufweisen, – Vorfixieren des wenigstens einen ersten Karosserieteils (9) mit dem wenigstens einen zweiten Karosserieteils (10) an wenigstens einer Vorfixierungsstelle (11), – Verbinden des wenigstens einen ersten Karosserieteils (9) mit dem wenigstens einen zweiten Karosserieteil (10) mit wenigstens einer Klebeverbindung (12) mit Klebstoff, wobei das erste und/oder zweite Karosserieteil (9, 10) dahingehend zur Verfügung gestellt wird, dass an dem ersten und/oder zweiten Karosserieteil (9, 10) in je einem Umgebungsbereich (14) zu der wenigstens einen Vorfixierungsstelle (11) das erste und/oder zweite Karosserieteil (9, 10) in dem Umgebungsbereich (14) bei einer Druck- oder Zugkraft einen kleineres Verhältnis von Druck- oder Zugkraft zu Längenänderung aufweist als außerhalb des Umgebungsbereiches (14).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Karosserieteil (9, 10) dahingehend zur Verfügung gestellt wird, dass in dem Umgebungsbereich (14) das erste und/oder zweite Karosserieteil (9, 10) eine kleineren Dicke aufweist als außerhalb des Umgebungsbereiches (14) und/oder wenigstens eine Aussparung (15) in dem Umgebungsbereich (14) vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Aussparung (15) mit Ausstanzen an dem wenigstens einen ersten und/oder zweiten Karosserieteil (9, 10) hergestellt wird und/oder je ein Umgebungsbereich (14) von wenigstens zwei Ausstanzungen (16) und wenigstens einem Steg (17) gebildet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeverbindung (12) zwischen dem ersten und/oder zweiten Karosserieteil (9, 10), insbesondere ausschließlich, außerhalb des wenigstens einen Umgebungsbereiches (14) hergestellt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst das wenigstens eine erste Karosserieteil (9) mit dem wenigstens einen zweiten Karosserieteil (10) an wenigstens einer Vorfixierungsstelle (11) vorfixiert wird, anschließend das wenigstens eine erste und zweite Karosserieteil (9, 10) einer, vorzugsweise kathodischen, Tauchlackierung unterzogen wird, anschließend das wenigstens eine erste und zweite Karosserieteil (9, 10) in einem Trocknungsprozess getrocknet wird und während des Trocknungsprozesses der Klebstoff der wenigstens einen Klebeverbindung (12) aktiviert wird und/oder ausgehärtet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass während des Trocknungsprozesses das wenigstens eine erste und zweite Karosserieteil (9, 10) auf eine erhöhte Trocknungstemperatur, insbesondere zwischen 70°C und 300°C, vorzugsweise zwischen 120°C und 220°C, erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass während des Erwärmens für den Trocknungsprozess an dem wenigstens einen ersten Karosserieteil (9) und dem wenigstens einen zweiten Karosserieteil (10) temperaturbedinge unterschiedliche Längenausdehnungen ausgeführt werden, weil das erste und zweite Material einen unterschiedlichen Wärmeausdehnkoeffizienten aufweisen, so dass zwischen dem wenigstens einen ersten Karosserieteil (9) und dem wenigstens einen zweiten Karosserieteil (10) temperaturbedingte Längenausdehnungsdifferenzen auftreten und die Längenausdehnungsdifferenzen im Wesentlichen als Ausgleichsverformung an dem wenigstens einen Umgebungsbereich (14) aufgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass während des Erwärmens für den Trocknungsprozess an dem wenigstens einen ersten Karosserieteil (9) und dem wenigstens einen zweiten Karosserieteil (10) außerhalb des wenigstens einen Umgebungsbereiches (14) im Wesentlichen keine Verformung, insbesondere Biegungen und/oder plastische Verformungen, ausgeführt werden und/oder im Wesentlichen keine Druck- oder Zugkräfte auftreten.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorfixieren mit Schweißen, Clincen und/oder Nieten ausgeführt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste und wenigstens eine zweite Karosserieteil (9, 10) mit dem Vorfixieren an der wenigstens einen Vorfixierungsstelle (11) und dem Verbinden mit der wenigstens einen Klebeverbindung (12) zu der Karosserie (8) für das Kraftfahrzeug (1) miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Karosserieteil (9) aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, und das wenigstens eine zweite Karosserieteil (10) aus Kunststoff zur Verfügung gestellt wird oder das wenigstens eine erste Karosserieteil (9) aus Stahl und das wenigstens eine zweite Karosserieteil (10) aus Aluminium zur Verfügung gestellt wird.
Kraftfahrzeug (1), umfassend – eine Karosserie (8) in einer Mischbauweise mit wenigstens einem ersten Karosserieteil (9) aus einem ersten Material und wenigstens einem zweiten Karosserieteil (10) aus einem zweiten Material, wobei das erste und zweite Material einen unterschiedlichen Wärmeausdehnkoeffizienten aufweisen, – einen Antriebsmotor (2), z. B. einen Verbrennungs- und/oder Elektromotor (3, 4), – das wenigstens eine erste Karosserieteil (9) mit dem wenigstens einen zweiten Karosserieteil (10) an wenigstens einer Vorfixierungsstelle (11) miteinander verbunden ist, – das wenigstens eine erste Karosserieteil (9) mit dem wenigstens einen zweiten Karosserieteil (10) mit wenigstens einer Klebeverbindung (12) mit Klebstoff an wenigstens einer Klebefläche (13) miteinander verbunden ist, wobei das Kraftfahrzeug (1) mit einem Verfahren gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist und/oder das wenigstens eine erste und/oder das wenigstens eine zweite Karosserieteil (9, 10) in je einem Umgebungsbereich (14) zu der wenigstens einen Vorfixierungsstelle (11) in dem je einen Umgebungsbereich (14) bei einer Druck- oder Zugkraft ein kleineres Verhältnis von Druck- oder Zugkraft zu Längenänderung aufweist als außerhalb des Umgebungsbereiches (14).
Kraftfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Karosserieteil (9, 10) in dem Umgebungsbereich (14) eine kleinere Dicke aufweist als außerhalb des Umgebungsbereiches (14) und/oder wenigstens eine Aussparung (15) in dem Umgebungsbereich (14) vorhanden ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Umgebungsbereich (14) von wenigstens zwei Ausstanzungen (15) und wenigstens einem Steg (17) gebildet ist.
Kraftfahrzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der je eine Umgebungsbereich (14) einen Abstand von weniger als 10 cm, 7 cm, 5 cm, 3 cm, 2 cm oder 1 cm zu der zugeordneten wenigstens einen Vorfixierungsstelle (11) aufweist und/oder die Klebeverbindung (12) zwischen dem wenigstens einen ersten und zweiten Karosserieteil (9, 10) ausschließlich außerhalb des Umgebungsbereiches (14) ausgebildet ist.