DE102006054470A1

DE102006054470A1 - Strukturverbund einer Fahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE102006054470A1
Application number: DE102006054470A
Authority: DE
Inventors: Gerald KÜHN; Dietmar Rotheut
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2006-11-18
Filing date: 2006-11-18
Publication date: 2008-05-21

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Strukturverbund (1) einer Fahrzeugkarosserie mit einem Dachblech (2), einem Seitenteil (3), das in einem Verbindungsbereich (V) mit seiner Verbindungsseite (6) mit einer Verbindungsseite (6) des Dachbleches (2) durch eine Dachlängsnaht (4) angebunden ist, und einer Unterstruktur (5) zur Abstützung von Dachblech (2) und Seitenteil (3). Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Anbinden von Seitenwand und Dachblech (2) mittels einer Dachlängsnaht (4) bei einem Strukturverbund (1). Unter der Zielsetzung, den Strukturverbund (1) der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass dessen Fertigung vereinfacht ist und dass die Längsnaht geringeren mechanischen Belastungen ausgesetzt ist, wird vorgeschlagen, dass das Dachblech (2) und das Seitenteil (3) jeweils mit der Verbindungsseite über dem gesamten oder dem nahezu gesamten Bereich der Dachlängsnaht (4) in dem Verbindungsbereich (V) enden und dass die Verbindungsseiten zu einer Verbindungsaufnahme (7) ausgeformt sind, in der Dachblech (2) und Seitenteil (3) durch die Dachlängsnaht (4) miteinander verbunden sind. Zum Anbinden von Dachblech (2) und Seitenblech wird vorgeschlagen, dass mit Positionieren von Dachblech (2), Seitenteil (3) und Unterstruktur (5) in einer Bereitstellungsposition die Verbindungsseiten (6) als freie, unverbundene Seiten in einer Längsrichtung parallel zueinander angeordnet sind und einen zwischen liegenden Spalt (14) begrenzen oder zumindest teilweise ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Strukturverbund einer Fahrzeugkarosserie mit einem Dachblech und einem Seitenteil, die mit jeweils einer Verbindungsseite in einem Verbindungsbereich in einer Verbindungsposition angeordnet und über eine Dachlängsnaht miteinander verbunden sind, sowie mit einer Unterstruktur zur Abstützung von Dachblech und Seitenteil. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Anbinden von Seitenwand und Dachblech mittels einer Dachlängsnaht bei einem Strukturverbund.
Im Karosseriebau werden vorgefertigte Bleche auf automatischen Fertigungsstraßen zusammengefügt, wobei die Bleche zum gegenseitigen Anbinden und/oder zum Anbinden an eine Unterstruktur oder Rahmenstruktur durch die Automaten mit ihren Verbindungsseiten in eine vorprogrammierte Verbindungsposition zueinander gebracht werden. Hierbei tritt das Problem auf, dass die Verbindungsseiten der Bleche infolge derer Fertigungsmaßtoleranzen in der Verbindungsposition durch einen Spalt beabstandet sein können, durch den die Qualität der dort eingebrachten Längsnaht zumindest vermindert wird. Dies hat zur Folge, dass besondere kostenaufwendigere Fertigungsmaßtoleranzen bei den Blechen gefordert sein müssen, die eine derartige Spaltbildung nicht zulassen.
Eine andere Lösungsmöglichkeit zur Spaltvermeidung wird in den Druckschriften EP 1 232 936 A1 , DE 100 26 089 A1 und EP 1 108 640 A2 beschrieben, indem zuerst ein erstes Blech mit einer Verbindungsseite in einem ersten Schritt mit der Unterstruktur verbunden wird. In einem weiteren Verfahrensschritt wird ein zweites Blech mit dem ersten Blech mit einer Naht, d.h., im Falle von Dachblech und Seitenteil, mit einer Dachlängsnaht verbunden, wobei der Toleranzausgleich durch Andrücken des zweiten Bleches gegen die Verbindungsseite des ersten Bleches oder durch Schrägen im Verbindungsbereich, an denen die Verbindungsseiten der Bleche aneinander abgleitend in eine verfahrensgerechte Anlageposition gebracht werden können, erfolgt. Dies hat den Nachteil, dass zur Anbindung ein zusätzlicher Arbeitsschritt notwendig wird. Ferner stützen sich die Bleche im Bereich der Längsnaht auf der Unter struktur ab, sodass die Längsnaht in Einbaulage wie auch während ihres Aufbringens zusätzlichen mechanischen Belastungen ausgesetzt wird, welche eine gleichmäßige Qualität der Dachlängsnaht über ihre Länge mindern können. Zudem können die Außenkonturen, abhängig vom tatsächlichen Endmaß der Bleche der Fahrzeuge, in diesem Bereich voneinander abweichen. Um ein gleiches Erscheinungsbild für alle Fahrzeuge zu erhalten, wird die Dachnaht daher häufig von einer zusätzlich aufgebrachten Dachleiste überdeckt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Strukturverbund der eingangs genannten Art dahin gehend weiterzuentwickeln, dessen Fertigung vereinfacht ist und in dem die Längsnaht im Betrieb geringeren mechanischen Belastungen ausgesetzt ist.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Dachblech und das Seitenteil mit seiner jeweiligen Verbindungsseite über den gesamten oder den nahezu gesamten Bereich der Dachlängsnaht in dem Verbindungsbereich enden und dass die Verbindungsseiten zu einer Verbindungsaufnahme ausgeformt sind, in der Dachblech und Seitenteil durch die Dachlängsnaht miteinander verbunden sind.
Somit sind Dachblech und Seitenteil zumindest über den nahezu gesamten Bereich der Dachlängsnaht nicht zu ihrer Abstützung auf die Unterstruktur aus dem Verbindungsbereich hinaus zur Unterstruktur hin geführt, sondern enden miteinander durch die Dachlängsnaht verbunden frei in dem Verbindungsbereich. Dadurch wirken keine oder nur geringe Abstützkräfte zur Abstützung des Dachbleches und/oder des Seitenteiles auf der Unterstruktur auf die Dachlängsnaht, so dass die Dachlängsnaht in Einbaulage wie auch während ihres Aufbringens, während dessen, abhängig von der verwandten Technik, mindestens eine flüssige Phase auftritt, entsprechend gering belastet wird. Durch das dadurch mögliche freie Positionieren von Dachblech und/oder Seitenteil in der Verbindungsposition können übliche Maßungenauigkeiten der beiden Teile, die zu einer Spaltbildung zwischen den beiden Teilen in der Verbindungsposition führen können, durch entsprechendes Verschieben oder relatives Bewegen der beiden Teile in ihre optimale Verbindungsposition hinein zum Einbringen der Dachlängsnaht ausgeglichen werden, die somit trotz der Maßungenauigkeiten der beiden Teile in gleich bleibender Qualität erstellt werden kann.
Prinzipiell sind zum Anbinden des Dachbleches an das Seitenteil auch andere Verbindungsarten, wie Kleben, Nieten oder Punktschweißen, möglich, durch die keine bzw. keine durchgehende Dachlängsnaht erzeugt wird. Die Dachlängsnaht kann beispielsweise durch Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG-Schweißen) oder andere Schweißverfahren, bevorzugt Inertgas-Schweißverfahren, aufgebracht werden. Bevorzugt soll die Dachlängsnaht durch ein Fügeverfahren mit Energiestrahlen gebildet werden. Dies ermöglicht eine dosierte, lokal eng begrenzte, berührungslose und gegebenenfalls gepulste Energiezufuhr in den Verbindungsbereich mit vergleichsweise geringerem Wärmeeinbringen und Wärmebeeinflussung der Verbindungsseiten. Als mögliche Verfahren kommen hier das Elektronenstrahlschweißen oder das Laserschweißen in Betracht. Bevorzugt soll die Dachlängsnaht jedoch durch Laserlöten aufgebracht sein. Hierbei bildet ein Zusatzwerkstoff die die Verbindungsseiten verbindende Dachlängsnaht, sodass die Wärmebelastung der Verbindungsseiten durch die Anbindung des Dachbleches mit dem Seitenteil weiter vermindert werden kann.
Bevorzugt sind die Verbindungsseiten zur Bildung der Verbindungsaufnahme in mindestens einem Längsabschnitt und bezüglich ihres Querschnittes in mindestens einem Punkt unter elastischer Vorspannung aneinander anlegbar. Durch das aneinander Anlegen können die beiden Verbindungsseiten in einer bestimmten Position zueinander positioniert und gegeneinander gepresst werden. Dadurch können Maßungenauigkeiten und/oder Formabweichungen der Bleche weiter korrigiert und eine Spaltbildung verhindert werden, so dass der erforderlichen Toleranzbereich der Bleche größer ausfallen darf, wodurch die Vorfertigung der Bleche entsprechend unaufwendiger wird. Zudem kann infolge der elastischen Vorspannung ein Positionieren der Bleche zueinander in der Verbindungsposition vor und während des Anbindungsvorganges gesichert werden werden. Ferner können die Verbindungsseiten trotz leichter, im Bereich elastischer Durchbiegung liegender Formabweichungen über die gesamte Länge der vorgesehenen Dachlängsnaht zur Anlage gebracht werden, so dass auch eine nur teilweise über die Längserstreckung Bildung eines bezüglich des Querschnittes durchgehenden Spalts vermieden werden kann. Infolge der Anlage über Vorspannung können die Bleche somit in einer definierten optimalen Verbin dungsposition zueinander gehalten, die eine gleichmäßige optimale Ausbildung der Dachlängsnaht ermöglicht.
In einer Weiterbildung können die Verbindungsseiten zur Ausbildung der Verbindungsaufnahme endseitig jeweils zu einem Aufnahmeflansch, einem ersten Aufnahmeflansch und einem zweiten Aufnahmeflansch, umgebogen sein, wobei beide Aufnahmeflansche jeweils eine größere Seitenfläche aufweisen. Die beiden größeren Seitenflächen können in der Verbindungsposition zueinander hinweisend angeordnet sein und in der Verbindungsposition in mindestens einem Längsabschnitt und bezüglich ihres Querschnittes in mindestens einem Punkt aneinander anliegen. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die beiden Seitenflächen vor ihrem Hineinverfahren in die Verbindungsposition einen spitzen Winkel einschließen, der mit Hineinverfahren in die Verbindungsposition zumindest vermindert wird. Die Verminderung des spitzen Winkels kann bevorzugt durch elastische Verformung des Aufnahmeflansches gegenüber dem ihnen zugeordneten Blech erfolgen, sodass hierüber eine elastische Vorspannung zwischen dem Dachblech und dem Seitenteil erzeugt werden kann. Die größeren Seitenflächen können in der Verbindungsposition selbst etwa parallel zueinander angeordnet anliegen. Bevorzugt wird jedoch eine Anlage beider Aufnahmeflansche, in welcher die Aufnahmeflansche bezüglich ihres Querschnittverlaufes lediglich über eine begrenzte Strecke, bevorzugt über einen kurzen oder punktförmigen Abschnitt, aneinander anliegen, während ihre freien Enden und/oder ihre mit dem Blech verbundenen Enden jeweils in einem spitzen Winkel auseinanderstreben. Hierdurch kann jeweils ein etwa V- oder X-förmiger, über den Querschnitt nicht durchgehender Spalt gebildet werden, über den die Dachlängsnaht bei ihrer Bildung leichter ausgasen kann.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die beiden Aufnahmeflansche in Verbindungsposition zueinander höhenversetzt gegeneinander anliegen. Hierbei ist die Höhe als Erstreckung der Aufnahmeflansche senkrecht zu ihrer Längserstreckung definiert. Hierbei können die beiden Aufnahmeflansche in mindestens einem Abschnitt gegeneinander anliegen. Durch das höhenversetzte Angreifen kann ein Aufnahmeflansch mit einem näher zu seinem Umbiegebereich zugeordneten oder im Umbiegebereich angeordneten Abschnitt an dem anderen Aufnahmeflansch in einem Abschnitt an greifen, der näher zu seinem freien Ende hin positioniert ist, sodass infolge einer Hebelwirkung der andere Aufnahmeflansch stärker elastisch umbiegbar ist, wodurch wiederum leichter eine definierte elastische Vorspannung erzeugbar ist.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Aufnahmeflansche kann der erste Aufnahmeflansch einen oder mehrere, sich in Längsrichtung erstreckende Vorsprünge aufweisen, der oder die in Verbindungsposition stirnseitig an dem zweiten Aufnahmeflansch anliegen. Hiermit wird eine definierte Anlagefläche, d.h. die Stirnseite des oder der Vorsprünge, zur Anlage an den anderen Aufnahmeflansch in der Verbindungsposition bereitgestellt. Der Vorsprung kann sich auch über die gesamte Längserstreckung der Verbindungsseite bzw. des ersten Aufnahmeflansches erstrecken.
Bevorzugt kann der zweite Aufnahmeflansch eine Aufnahmelängsnut in Längsrichtung zum Eingriff des Vorsprungs in der Verbindungsposition aufweisen. Zudem kann der Vorsprung in der Verbindungsposition zumindest in einem Punkt innenseitig in der Aufnahmelängsnut, bevorzugt an einer Seiteninnenwand der Aufnahmelängsnut, anliegen. Hierüber kann eine definierte Verbindungsposition der beiden Aufnahmeflansche zueinander geschaffen werden, indem der erste Aufnahmeflansch mit seinem Vorsprung in die Aufnahmelängsnut eingreift und dadurch in der Verbindungsposition in Höhenrichtung, d.h. senkrecht zur Längserstreckung, verschiebungsfest gelagert ist. Werden die beiden Bleche zur Erreichung ihrer Verbindungsposition relativ zueinander bewegt und greift der Vorsprung in die Aufnahmelängsnut ein, so bedarf es wegen der verschiebungsfesten Lagerung in Höhenrichtung in der Fertigungsstraße keinen üblicher Positionierer zur Positionierung der Bleche, der in Höhenrichtung wirkt.
In einer anderen Weiterbildung kann eine der Verbindungsseiten zu einem ersten Aufnahmeflansch umgebogen sein und die andere Verbindungsseite in einem Abschnitt zu einer Aufnahmelängsnut verformt sein, wobei der erste Aufnahmeflansch zur Bildung der Verbindungsaufnahme endseitig in die Aufnahmelängsnut hineinragt und zumindest in einem Punkt seitlich oder stirnseitig in der Aufnahmelängsnut anliegt. In dieser Ausbildung ist eine verschiebungsfeste Lagerung etwa senkrecht zur Höhenrichtung erzielbar, wodurch entsprechend in der Fertigungsstraße ein üblicher, etwa senkrecht zur Höhenrichtung wirkender Positionier eingespart werden kann.
Ferner können Dachblech und Seitenteil im Verbindungsbereich zur Ausbildung der Verbindungsaufnahme übereinander ineinander greifen. D.h. bei einer bevorzugten Ausbildung der Verbindungsseite des Seitenteiles als Aufnahmeflansch und der des Dachbleches als im wesentlichen in Dachebene verlaufend kann der Aufnahmeflansch mit seinem freien Ende in der Fertigungsstraße von oben auf die Verbindungsseite des Dachbleches angreifen und das Dachblech horizontal relativ zum Aufnahmeflansch verschoben werden, bis die richtige Verbindungsposition an beiden Dachseiten erreicht ist, an denen jeweils ein Seitenteil vorgesehene ist. Somit kann das Dachblech bei zwei jeweils seitlich angeordneten, bereits positionierten Seitenteilen zuerst mit einer Verbindungsseite soweit schräg unter die Verbindungsseite des einen Seitenteiles verfahren werden, bis es mit seiner zweiten Verbindungsseite an der Verbindungsseite des anderen vorbei absenkend verschwenkt werden kann, und anschließend mit seiner zweiten Verbindungsseite unter die Verbindungsseite des anderen Seitenteiles verschoben werden, bis beide Seitenteile in Verbindungsposition mit dem Dachblech gelangt sind. Es können auch die beiden Seitenteile bei einem bereits positionierten Dachblech mit ihren Verbindungsseiten seitlich über die Verbindungsseiten des Dachbleches geschoben werden. Es kann auch in einer Kombination zuerst das Dachblech zu seiner Positionierung unter eine Verbindungsseite eines Seitenteiles geschoben und dann das zweite Seitenteil mit seiner Verbindungsseite über die Verbindungsseite des Dachbleches geschoben werden. In allen Fällen können auch extreme Toleranzschwankungen des Dachbleches und der Seitenteile ausgeglichen werden.
Zur leichteren Positionierung können die Verbindungsseiten der Seitenteile jeweils einen Vorsprung oder mehrere parallel beabstandete Vorsprünge aufweisen, der oder die sich bevorzugt über die gesamte Längsnaht und von der Verbindungsseite in der Verbindungsposition in Richtung des jeweiligen Aufnahmeflansches erstreckt oder erstrecken und über den oder die der Aufnahmeflansch zur Positionierung in der Verbindungsposition abgleiten kann. Hierbei wird kann sich der Aufnahmeflansch mit seinem freien Ende seitlich an den Vorsprung bevorzugt unter leichter elastischer Auslenkung anlegen. Somit können Seitenteil und Dachblech in dem Verbindungsbereich ohne verbleibende Spaltbildung in einer fixen Verbindungsposition kraft- und/oder formschlüssig zueinander aneinander gelegt werden und somit eine optimale Verbindungsposition für das Einbringen der Dachlängsnaht einnehmen.
In einer Kombination können beide Verbindungsseiten so mechanisch ineinander verrasten oder verhaken und über die Verrastung oder das Verhaken in der dann fixen Verbindungsposition so kraft- und/oder formschlüssig gehalten sein, dass die Verbindung durch die Dachlängsnaht erfolgen kann. Hierzu kann beispielsweise ein Aufnahmeflansch einer Verbindungsseite mit einer endseitigen Krümmung so in eine innenseitig erweiterte Aufnahmelängsnut in der anderen Verbindungsseite eingreifen, dass die Krümmung in die Erweiterung ergreift und sich der Aufnahmeflansch somit in der Aufnahmelängsnut verhakt.
Zur Erleichterung des Zusammenführens beider Verbindungsseiten kann die Aufnahmelängsnut in einem Abstand zur Längsendkante der sie aufweisenden Verbindungsseite angeordnet sein und kann der Abstand zu einer Führung für den Aufnahmeflansch in die Aufnahmelängsnut beim Zusammenbringen von Dachblech und Seitenteil ausgebildet sein. Die Führung kann bevorzugt zur Aufnahmelängsnut hin ansteigend ausgebildet sein. Somit kann die Führung eine schiefe Ebene oder dergleichen bilden, auf der der Aufnahmeflansch beispielsweise mit der Stirnseite seines freien Endes auf seinem Weg in die Verbindungsposition in die Aufnahmelängsnut hinein so abgleiten kann, dass er und/oder die die Aufnahmelängsnut aufweisende Verbindungsseite elastisch ausgelenkt werden. Das Einschnappen oder Hineingleiten der Stirnseite in die Aufnahmelängsnut kann so dimensioniert sein, dass ein Teil der durch die schiefe Ebene bewirkten elastischen Verspannung erhalten bleibt.
Bevorzugt sind das Dachblech und/oder das Seitenteil jeweils in mindestens einem vom Verbindungsbereich beabstandeten Abschnitt zur Dämpfung und Vermeidung eines Flatterns des Strukturverbundes und/oder zur Kräfteübertragung durch Verbindungsmittel mit der Unterstruktur verbunden. Die Verbindungsmittel können sich zumindest zweckmäßigerweise über die Länge der Dachlängsnaht erstrecken. Als Verbindungsmittel kann ein Kleb- und/oder Dichtungswerkstoff vorgesehen sein, der in dem Abschnitt die einander zugewandten Seiten von bevorzugt Dachblech und Unterstruktur etwa über die Länge der Dachlängsnaht miteinander verklebt und/oder abdichtet. Der Kleb- und/oder Dichtungswerkstoff kann in der Montage vor Aufbringen des Dachbleches bevorzugt auf die Unterstruktur aufgebracht werden, wobei die Unterstruktur zur Lagefixierung und als Aufbringhilfe eine Längsnut zur Aufnahme der des Kleb- und/oder Dichtungswerkstoff aufweist, welche von dem Kleb- und/oder Dichtungswerkstoff überragt wird. Der Kleb- und/oder Dichtungswerkstoff selbst kann über eine Düse in Form einer Raupe oder dergleichen aufgebracht werden. Mit Aufbringen des Dachbleches über den Unterbau werden Dachblech und Unterstruktur durch den Kleb- und/oder Dichtungswerkstoff verbunden. Somit kann an dieser Stelle eine Kraft übertragende Verbindung zwischen Dachblech und Unterstruktur entstehen, durch die ein Aufreißen des Strukturverbundes bei übermäßiger Belastung, wie beispielsweise bei einem Unfall, und auch das bekannte Phänomen des Flatterns im gewissen Maße verhindert werden kann. Zudem kann der Klebwerkstoff den Zwischenraum zur Längsnaht hin abdichten.
Die Verbindungsmittel können ferner in einem breiteren Abschnitt bevorzugt Seitenteil und Unterstruktur miteinander verbinden. Die Verbindungsmittel können hier ein bevorzugt elastischer Kleb- und/oder Dichtungswerkstoff sein, der durch Wärmebehandlung expandiert. Somit kann der Dichtungswerkstoff vor der weiter unten beschriebenen Verbindung von Seitenteil und Unterstruktur an einem von der Längsnaht beabstandeten Abschnitt in Längsrichtung bevorzugt auf die Unterstruktur aufgebracht werden. Nach erfolgter Anbindung des Dachbleches an das Seitenteil durch die Dachlängsnaht kann der aufgebrachte Dichtungswerkstoff einer Wärmebehandlung unterzogen werden, durch die er expandiert und sich an die der Unterstruktur gegenüber liegenden Innenseite des Seitenteiles so anlegen kann, dass er den Zwischenraum zur Längsnaht hin abdichtet und/oder mit der Innenseite verklebt. Die Wärmebehandlung kann zweckmäßigerweise durch eine nachfolgende Lackierung des Strukturverbundes in einem entsprechenden Bad erfolgen. Der Dichtungswerkstoff kann, wie der Klebwerkstoff, dazu ausgelegt sein, dass er ein Aufreißen des Strukturverbundes bei übermäßiger Belastung, wie beispielsweise bei einem Unfall, und auch das bekannte Phänomen des Flatterns durch Schwingungsdämpfung verhindert. Zudem kann zu seiner Positionierung ebenfalls eine Längsnut vorgesehen sein, aus der er in Richtung des Dachbleches oder Seitenteiles herausragt. Das Ver bindungsmittel kann in der Vorbereitung zur Verbindung einseitig in Form einer Raupe in die Längsnut eingebracht werden und diese überragen.
In einer Weiterbildung können zumindest an einer der Verbindungsseiten endseitig mehrere, über die Länge des Strukturverbundes beabstandet zueinander angeordnete Laschen vorgesehen sein, die in Verbindungsposition eine vorgesehene Öffnung in der Unterstruktur durchgreifen, die in einem Anlagebereich in der Umgebung der Öffnung an der Unterstruktur zum Teil anliegen. Die Laschen können durch Schweißen, bevorzugt durch WIG-Schweißen, mit der Unterstruktur verbunden werden, wodurch eine über die Länge partielle Anbindung des Dachbleches oder des Seitenteiles an die Unterstruktur erfolgt, die u.a. dazu dient, dass bei einer Überbelastung des Strukturverbundes, wie beispielsweise bei einem Unfall, ein Aufreißen des Strukturverbundes zu verhindern. Hierbei kann die Unterstruktur eine aus der Öffnung heraus geformte und mit ihr verbundene Fahne aufweisen, an die die Lasche zur Schweißverbindung anlegbar ist. Die Laschen können allein oder zusätzlich zu den Dichtungswerkstoffen vorgesehen sein.
Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Anbinden von Seitenwand und Dachblech mittels einer Dachlängsnaht bei einem Strukturverbund gemäß einem der vorher beschriebenen Ausführungsformen gelöst, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweisen kann:
Positionieren von Dachblech, Seitenteil und Unterstruktur in einer Bereitstellungsposition, wobei die Verbindungsseiten als freie, unverbundene Seiten in einer Längsrichtung parallel zueinander angeordnet sind und einen Spalt begrenzen oder zumindest teilweise aneinander anliegen,
Verschwenken und/oder Verschieben des Seitenteiles und/oder des Dachbleches in einer Querschnittsebene senkrecht zur Längsrichtung bis die Verbindungsseiten in ihrer Verbindungsaufnahme in einer Verbindungsposition über zumindest einen Längsabschnitt und in Querschnittesebene in zumindest einem Punkt oder über eine Strecke aneinander anliegen und
Anbinden der Verbindungsseiten durch Einbringen einer Längsnaht durch Laserschweißen oder Laserlöten.
Das Verschwenken und/oder Verschieben kann in einer automatisierten Fertigungsstraße über übliche so genannte Positionierer, d.h. über Vorrichtungen erfolgen, die außen an dem zu bewegende Blech angreifen und das Blech anschließenden in der gewünschten Verbindungsposition gedrückt halten. Somit können die Verbindungsseiten in dem Verbindungsbereich in ihrer Verbindungsposition während des Einbringens der Dachlängsnaht sicher gehalten werden, so dass die Dachlängsnaht lastfrei eingebracht werden kann. Hierüber können, wie bereits beschrieben, Maßungenauigkeiten des Dachbleches und des Seitenteiles ausgeglichen werden. Das Verschieben und/oder Verschwenken des Dachbleches und/oder des Seitenteiles kann über einen verhältnismäßig großen Bereich erfolgen, so dass der Spalt und damit die Maßungenauigkeiten entsprechend groß sein können.
Vor oder nach dem ersten Verfahrensschritt des Positionierens kann ein Befestigen des Seitenteiles mit der Unterstruktur in einem von dem Verbindungsbereich entfernten, als Verbindungsabschnitt ausgebildeten Abschnitt des Seitenteiles vorgesehen sein. Das Befestigen sollte bevorzugt in Form üblicher Punktschweißungen erfolgen. Ferner kann das Verschwenken des Seitenteiles um den Verbindungsabschnitt gegen das Dachblech erfolgen, wobei das Seitenteil elastisch-plastisch, bevorzugt elastisch, verformt werden kann. Hierzu kann der Positionierer in einem oder mehreren Punkten, bevorzugt über die gesamte Längserstreckung des Seitenteiles, von außen her an dem Seitenteil angreifen.
In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass zumindest eine der Verbindungsseiten mit ihrem Positionieren in die Verbindungsposition unter elastische Vorspannung gebracht wird. Hierzu können die Verbindungsseiten zum Aufbau einer elastischen Vorspannung über eine Führung aneinander abgleitend gegeneinander in die Verbindungsposition hinein verschoben werden. Die Führung kann hierbei eine schiefe Ebene aufweisen. Wie bereits erwähnt, kann eine Verbindungsseite zu einem ersten Aufnahmeflansch oder einem Haken umgebogen sein, der mit seinem freien Ende stirnseitig über die Führung unter gleichzeitigem Aufbau der elastischen Vorspannung abgleitet und der mit Erreichen der Verbindungsposition in die an der anderen Verbindungsseite vorgesehene Verbindungsaufnahme form- und/oder kraftschlüssig einrastet oder hinein verhakt, wobei die Verbindungsaufnah me bevorzugt als Aufnahmelängsnut ausgebildet ist. Bevorzugt ist die Aufnahmelängsnut an dem Dachblech vorgesehen. Dies ist insbesondere bei einer Schwenkbewegung des Seitenteiles von Vorteil, indem der am Seitenteil angeordnete erste Aufnahmeflansch über die Führung in die Aufnahmelängsnut hineinverschwenkt wird. Anstatt eines ersten Aufnahmeflansches kann auch ein in der Verbindungsposition in die Aufnahmelängsnut eingreifender Vorsprung vorgesehen sein.
In einer weiteren Verfahrensvarianten wird vorgeschlagen, dass vor dem Positionieren des Dachbleches auf einem Abschnitt der Unterstruktur, der in Verbindungsposition einem von dem Verbindungsbereich beabstandeten Abschnitt des Dachblechs gegenüberliegt, eine sich in Längsrichtung erstreckende Dichtungsraupe oder – Streifen aus einem Kleb- und/oder Dichtungswerkstoff auf den Abschnitt der Unterstruktur aufgetragen wird und dass die Dichtungsraupe mit Positionieren des Dachbleches in die Verbindungsposition zur dichtenden und/oder verklebenden Anlage an den Dachblechabschnitt kommt. Hierzu kann zum sicheren Auftragen der Dichtungsraupe eine Aufnahme in Form einer Längsnut für die Dichtungsraupe vorgesehen sein, in welche die Dichtungsraupe so hinein aufgetragen wird, dass sie die Längsnut überragt und dass sie mit Positionieren des Dachbleches in der Verbindungsposition zur dichtenden und oder verklebenden Anlage an den Dachblechabschnitt kommen kann. Die Dichtungsraupe besteht bevorzugt aus einem elastischen, Schwingungen dämpfenden Werkstoff. Die Dichtungsraupe kann auch oder zudem aus einem unter Wärme expandierbaren Dichtungsmaterial bestehen, wodurch eine festere Anbindung des Dachbleches an die Unterstruktur erzielbar ist. Die Wärmebehandlung zur Expansion des Dichtungsmaterials kann durch eine nachfolgende Lackierung des Strukturverbundes in einem Bad erfolgen.
In einer Weiterführung des Verfahrens kann zusätzlich zur o.a. Dichtungsraupe oder -Streifen vorgesehen sein, dass vor dem Positionieren des Seitenteiles auf einen Abschnitt der Unterstruktur, der in Verbindungsposition einem von dem Verbindungsbereich beabstandeten Abschnitt des Seitenteiles gegenüberliegt, eine sich in Längsrichtung erstreckende breite Dichtungsraupe oder -Streifen aus einem bevorzugt unter Wärme expandierbaren Kleb- und/oder Dichtungswerkstoff aufgetragen wird und dass die Dichtungsraupe nach dem Verbinden der Verbindungsseiten erwärmt wird und hierbei so expandiert, dass sie zur dichtenden und/oder verklebenden Anlage an den Abschnitt des Seitenteiles kommt. Die Wärmebehandlung kann hierbei ebenfalls infolge der nachfolgenden Lackierung des Strukturverbundes erfolgen.
In einer anderen, weiter oben erwähnten Ausführungsform des Strukturverbundes können zumindest an einer der Verbindungsseiten endseitig mehrere Laschen vorgesehen sein, die sich über die Verbindungsseite hinaus erstrecken und die über die Länge der Dachlängsnaht beabstandet zueinander angeordnet sind. Hierbei können die Laschen in der Verbindungsposition eine vorgesehene Öffnung in der Unterstruktur durchgreifen und in einem Anlagebereich an der Unterstruktur zum Teil anliegen oder im geringen Abstand dazu positioniert sein, sodass das Verfahren den zusätzlichen Schritt aufweisen kann, dass die Laschen nach dem Verbinden der Verbindungsseiten durch Schweißen, bevorzugt durch WIG-Schweißen mit der Unterstruktur verbunden werden. Hierbei kann die Unterstruktur eine aus der Öffnung heraus geformte und mit ihr verbundene Fahne aufweisen, an die die Lasche zur Schweißverbindung anlegbar ist, wobei die Schweißung selbst zweckmäßigerweise von der Unterseite der Unterstruktur erfolgt. Es kann jedoch auch eine Kombination der vorgestellten Verfahren vorgesehen sein.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer, in einer Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Querschnittsansicht durch einen Strukturverbund in einer ersten Ausbildungsform mit einem Verbindungsbereicht,
2a einen Ausschnitt II gemäß 1 mit dem Verbindungsbereicht,
2b + c einen Ausschnitt II gemäß 1, jedoch mit jeweils einer anderen Ausbildungsform des Verbindungsbereiches,
3a–g jeweils eine mögliche Ausbildungsform des Verbindungsbereiches, jedoch ohne Längsnaht,
4a + b Prinzipskizze mit dem Verbindungsbereich bei einer Dachpositionierung,
5 Prinzipskizze mit dem Verbindungsbereich zum Ausgleich von Maßtoleranzen.
6 eine Querschnittsansicht durch den Strukturverbund in einer zweiten Ausführungsform.
In 1 wird eine Querschnittsansicht eines Strukturverbundes 1 einer Fahrzeugkarosserie mit einem Dachblech 2, einem Seitenteil 3, das mit dem Dachblech 2 in einem Verbindungsbereich V durch eine Dachlängsnaht 4 verbunden ist und eine Unterstruktur 4 zur Abstützung von Dachblech 2 und Seitenteil 3 dargestellt. Dachblech 2 und Seitenteil 3 enden jeweils mit einer Verbindungsseite 6 in dem Verbindungsbereich V. Die Verbindungsseiten 6 sind zu einer Verbindungsaufnahme 7 ausgeformt in der das Dachblech 2 und Seitenteil 3 durch die Dachlängsnaht 4 miteinander verbunden sind. Die Dachlängsnaht 4 ist durch Laserlöten eingebracht. Dank des erfindungsgemäßen Aufbaus ist die Dachlängsnaht 4 nicht unmittelbar mit der Unterstruktur 5 verbunden, die als Tragstruktur zur Aufnahme von Kräften dient. Dadurch wird die Dachlängsnaht 4 im Betrieb und vor allem bei ihrem Einbringen mechanisch geringer belastet.
Dachblech 2 und Seitenteil 3 stützen sich unmittelbar in einem vom Verbindungsbereich V beabstandeten Abschnitt 16 zur Dämpfung und Vermeidung eines Flatterns des Strukturverbundes 1 über elastische Verbindungsmittel 8 auf der Unterstruktur 5 ab. Die Verbindungsmittel 8 erstrecken sich etwa über die Länge des Strukturverbundes bzw. über die Länge der Dachlängsnaht 4. Abhängig von ihrem Verwendungszweck weisen die Verbindungsmittel 8 unterschiedliche Eigenschaften auf:
Zur Verbindung des Dachbleches 2 ist als Verbindungsmittel 8 ein Kleb- und Dichtungswerkstoff 9 vorgesehen, der das Dachblech 2 und die Unterstruktur 5 an dieser Stelle verbindet und der den Hohlraum zwischen Dachblech 2 und Unterstruktur 5 zur Dachlängsnaht 4 hin abdichtet und dadurch die Dachlängsnaht 4 schützt. Der Kle berwerkstoff 9 ist in Form einer Raupe in eine vorgesehene Längsnut 10 in der Unterstruktur 5 aufgebracht, welche sich parallel zur Dachlängsnaht 4 erstreckt.
In dem Abschnitt 16 ist zwischen Seitenteil 3 und Unterstruktur 5 ebenfalls ein Verbindungsmittel 8 in Form eines Kleb- und Dichtungswerkstoff 9 zur Dämpfung und Abstützung des Seitenteiles 3 auf die Unterstruktur 5 vorgesehen, der in zwei Verfahrensschritten in seine hier gezeigte Ausbildung gebracht wird. Hierbei handelt es sich um einen unter Wärme expandierbaren Kleb- und Dichtungswerkstoff, der in einem ersten Verfahrensschritt in dem vom dem Verbindungsbereich V beabstandeten Abschnitt 16 auf die Unterstruktur 5 aufgebracht wird, welches in der 1 durch einen schraffiert gekennzeichneten, an der Unterstruktur 5 anliegenden Bereich 11 symbolisiert wird. Der Kleb- und Dichtungswerkstoff 9 dehnt sich unter Erwärmung, wie sie beispielsweise im Montageprozess beim Tauchlackieren auftreten kann, aus und legt sich dichtend und klebend an die Unterseite des Seitenteiles 3 an, welches in 1 durch den punktiert gekennzeichneten Bereich symbolisiert wird. Somit stützen sich Dachblech 2 und Seitenteil 3 über die Verbindungsmittel 8 an der Unterstruktur ab, so dass eine mechanische Belastung der Dachlängsnaht 4 minimiert wird. Das Seitenteil 3 ist zudem über eine zusätzliche, hier durch Punktschweißen ausgeführte Verbindung im Verbindungsabschnitt 13 mit der Unterstruktur 5 verbunden.
Durch diesen erfindungsgemäßen Aufbau des Strukturverbundes 1 ergeben sich weitere Vorteile beim Zusammenbau des Strukturverbundes 1, da, wie bereits beschrieben, ein Spalt zwischen den Verbindungsseiten 6 im Verbindungsbereich V vor dem Verbinden über die Dachlängsnaht 4, wie er in der Praxis vielleicht beim Zusammensetzen der Bauteile 2, 3, 5 vor Aufbringen der Dachlängsnaht 4 infolge von Maßungenauigkeiten leicht auftritt, eliminiert werden kann. Hierzu erfolgt zunächst ein Aufbringen des thermisch expandierbaren Verdichtungswerkstoffes 9 auf den Abschnitt 16 der Unterstruktur 5, der in 1 rechts von der Dachlängsnaht 4 angeordnet ist. Gleichzeitig hierzu erfolgt das Aufbringen des Klebwerkstoffes 9 in die Längsnut 10. Danach wird das Seitenteil 3 über die Verbindung im Verbindungsabschnitt 13, der von dem Verbindungsbereicht V über den Abschnitt 16 hinaus von dem Verbindungsbereich V beabstandet ist, durch Punktschweißen mit der Unterstruktur 5 verbunden. Anschließend oder gleichzeitig mit dem Verbinden werden Dachblech 2, Sei tenteil 3 und Unterstruktur 5 in eine Bereitstellungsposition gebracht, wobei die Verbindungsseiten 6 als freie, unverbundene Seiten in einer Längsrichtung parallel zueinander und im Wesentlichen einander gegenüberliegend angeordnet sind. Hierbei tritt unter anderem infolge üblicher Maßungenauigkeiten in der Regel ein Spalt 14 zwischen den Verbindungsseiten 6 des Dachbleches 2 und des Seitenteiles 3 auf, der zum Einbringen einer ordnungsgemäßen Dachlängsnaht 4 überbrückt werden muss. Hierzu sind Positionierer 15 vorgesehen, die das Seitenteil 3 bezüglich der Unterstruktur 5 und des Dachbleches 2 in Querschnittsebene yz, die in 1 gleich der Bildebene ist, so zu verschieben bzw. gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform um die Verbindung im Verbindungsabschnitt 13 so in einer Fügebewegung f zu verschwenken, dass die Verbindungsseiten 6 von Dachblech 2 und Seitenteil 3 zur Bildung der Verbindungsaufnahme 7 für die einzubringende Dachlängsnaht 4 bezüglich des Querschnittes zumindest in einem Punkt zumindest in Richtung der Fügebewegung f kraftschlüssig anliegen. Mit seinem Positionieren in der Bereitstellungsposition wird das Dachblech 2 es über den Klebwerkstoff 9 mit der Unterstruktur 5 verbunden und seine Verbindungsseite 6 in dem Verbindungsbereich V in der Bereitstellungsposition stabilisiert, so dass das Seitenteil 3 in dem Verbindungsbereich V stabil an dem Dachblech 2 anliegt. Anschließend wird die Dachlängsnaht 4 durch Laserlöten eingebracht. Schließlich wird der Strukturverbund 1 so erwärmt, dass der expandierbare Kleb- und Dichtungswerkstoff 9 zwischen Unterstruktur 5 und Seitenteil 3 erwärmt, so dass der Kleb- und Dichtungswerkstoff 9 expandiert und sich dichtend und mit der Unterseite des Seitenteiles verklebend an die Unterseite des Seitenteiles 3 anlegt. Hierdurch wird eine zusätzliche, stabilisierende Verbindung zwischen der Unterstruktur 5 und dem Seitenteil 3 geschaffen.
Wie in 1 und insbesondere in 2a, einer Ausschnittsvergrößerung II aus 1 mit dem Verbindungsbereich V, ersichtlich, sind die Verbindungsseiten 6 des Dachbleches 2 und des Seitenteiles 3 endseitig jeweils zu einem Flansch, einem ersten Aufnahmeflansch 17 und einem zweiten Aufnahmeflansch 18, umgebogen, wobei die Aufnahmeflansche 17, 18 in Verbindungsposition bezüglich ihres Querschnittes in mindestens einem Punkt zumindest in Richtung der Fügebewegung f kraftschlüssig seitlich aneinander anliegen. Hierbei sind die Seitenflächen der Aufnahmeflansche 17, 18, in denen sie aneinander anliegen, leicht gewölbt ausgebildet, so dass der ur sprünglich durchgehende Spalt 14 bezüglich seines Querschnittes x-förmig ausgebildet ist, d.h., sich nach oben bzw. nach unten hin in einem Winkel α bzw. β öffnet. Dies ist von Vorteil, da der zum Laserlöten notwendige Lötwerkstoff nach oben und nach unten hin leichter ausgasen kann und somit eine schädliche Blasenbildung in der Dachlängsnaht 4 vermieden werden kann. Dank des Umbiegens der Verbindungsseiten 6 zu den Aufnahmeflanschen 17, 18 sind die Verbindungsseiten 6 in dem Verbindungsbereich V unter elastischer Vorspannung gegeneinander anlegbar, so dass eine stärkere und stabilere Fixierung und Anlegen des Dachbleches 2 und Seitenteiles 3 in dem Verbindungsbereich V erzielt wird und somit die Dachlängsnaht 4 mechanisch vollkommen unbelastet in den Verbindungsbereich V zur Verbindung der beiden Verbindungsseiten 6 eingebracht werden kann.
In den 2b und 2c sind zwei weitere Ausführungsformen der beiden Aufnahmeflansche 17, 18 dargestellt. Hierbei weist der in der Abbildung linke und als erster Aufnahmeflansch 17 bezeichnete Aufnahmeflansch einen Vorsprung 19 auf, der aus einer Hervorwölbung der betreffenden Verbindungsseite 6 und somit einstückig aus dem ersten Aufnahmeflansch 18 hervorgeht. Zur Ausbildung des Vorsprunges 19 ist das Dachblech 2 hier endseitig stärker zu einem etwa s-förmigen Verlauf umgebogen, so dass der erste Aufnahmeflansch 17 eine größere Steifigkeit als der zweite Aufnahmeflansch 18 aufweist. Darüber hinaus sind die beiden Verbindungsseiten 6 höhenversetzt zueinander angeordnet, d.h. der Vorsprung 19 greift seitlich an einen mittigen Abschnitt des zweiten Aufnahmeflansches 18 an. Diese Maßnahmen bewirken, dass der zweite Aufnahmeflansch 18 durch das Gegeneinandergedrücktwerden in der Fügebewegung f von Seitenteil 3 und Dachblech 2 in Richtung der eingezeichneten Pfeile stärker als der erste Aufnahmeflansch 17 elastisch ver- und entspannbar ist, wodurch der Vorgang des kraftschlüssigen (2b) bzw. kraft- und formschlüssigen (2c) elastischen Anlegens besser steuerbar wird.
In der in 2c gezeigten Ausführungsform der beiden Aufnahmeflansche 17, 18 ist der zweite Aufnahmeflansch 18 zusätzlich mit einer Aufnahmelängsnut 20 zum stirnseitigen Eingriff des Vorsprunges 19 in der Verbindungsposition versehen, wobei die Aufnahmelängsnut 20 durch ein Zurückwölben des zweiten Aufnahmeflansches 18 gebildet ist und somit einstückig aus dem zweiten Aufnahmeflansch 18 hervorgeht.
Mit dem Eingriff des Vorsprunges 19 in die Aufnahmelängsnut 20 werden die beiden Aufnahmeflansche 17, 18 in der Verbindungsposition wesentlich stärker fixiert, d.h. quer zur Aufnahmenut 20 in der Aufnahmenut 20 kraft- und formschlüssig gehalten, so dass einerseits das lastfreie Einbringen der Dachlängsnaht 4 weiter erleichtert wird und andererseits der in z-Richtung wirkende Positionierer 15 eingespart werden kann. Ähnlich wie beim ersten Aufnahmeflansch 17 mit dem Vorsprung 19, so erhält der zweite Aufnahmeflansch 18 mit der Aufnahmelängsnut 20 eine größere Steifigkeit, die wiederum ein sicheres Positionieren beider Aufnahmeflansche 17, 18 in der Verbindungsposition erleichtert.
In den 3a bis h, in denen ebenfalls wie in 2a der Verbindungsbereich V doch in grundsätzlich anderen Ausführungsformen dargestellt ist, ist lediglich der zweite Aufnahmeflansch 18, der auch in diesen Ausführungsformen dem Seitenteil 3 zugeordnete ist, zu einem ersten Aufnahmeflansch umgebogen. Die Verbindungsseite 6 des Dachbleches 2 ist hingegen gekröpft sowie mit einer Führung 21 und/oder der Aufnahmelängsnut 20, hier jedoch zur stirnseitigen Aufnahme des ersten Aufnahmeflansches 17, versehen. Alle in den 3a bis h gezeigten Ausführungsformen sind so ausgebildet, dass der erste Aufnahmeflansch 17, abhängig von der Art seiner Fügebewegung f zur Verbindungsseite 6 des Dachbleches 2 hin, zur Bildung der Verbindungsaufnahme 7 sicher an der Verbindungsseite 6 des Dachbleches 2 anliegt und elastisch mit ihr verspannt.
Hierbei ist die Führung 21 in den Ausführungsformen in den 3c bis f und 3h zur Aufnahmelängsnut 20 oder zu einem gekröpften Abschnitt 22 hin ansteigend ausgebildet. Hierdurch gleitet der erste Aufnahmeflansch 17 mit seinem stirnseitigen Ende entlang der als schiefe Ebene wirkende Führung 21 und bewirkt hierdurch eine elastische Verspannung beider Verbindungsseiten 6. In den 3c, e und f ist die Verbindungsseite 6 des Dachbleches 2 zur der Führung 21 gekröpft ausgebildet, wobei der erste Aufnahmeflansch 17 durch sein stirnseitiges Abgleiten an der Führung 21 elastisch verspannt und, wie hier in den Figuren nicht dargestellt, bis zur seitlichen Anlage an dem gekröpften Abschnitt 22 in Fügebewegung f form- und kraftschlüssig gegen die Verbindungsseite 6 des Dachbleches 2 geführt werden kann. In gleicher Weise kann der erste Aufnahmeflansch 17 innerhalb eines von der jeweili gen Ausführungsform der Verbindungsseite 6 des Dachbleches 2 abhängigen Bereiches stirnseitig anliegen, wodurch Maßungenauigkeiten von Dachblech 2 und Seitenteil 3 ausgeglichen werden.
Der in den 3a bis h dargestellte erste Aufnahmeflansch 17 ist in unterschiedlichen Winkeln γ zum Seitenteil 3 gebogen. Hierbei bildet er in den 3a bis c, 3e und 3g einen Winkel γ > 90° mit dem Seitenteil 3. Dadurch ist seine Steifigkeit, insbesondere seine Knicksteifigkeit, in Richtung der Fügebewegung f erhöht, so dass eine größere elastische Verspannung zwischen den beiden Verbindungsseiten 6 erzielbar. In den 3f und 3h bildet der erste Aufnahmeflansch 17 einen Winkel γ < 90° mit dem Seitenteil 3, wodurch der erste Aufnahmeflansch 17 leichter stirnseitig über die Führung 21 abgleiten kann. Die in den 3a bis h eingezeichneten Fügebewegungspfeile f sind bezüglich der jeweils dargestellten Ausführungsform der beiden Verbindungsseiten 6 lediglich beispielhaft gedacht. Selbstverständlich kann auch ein Zusammenführen beider Verbindungsseiten 6 bei einer bestimmten Ausführungsform auch in einer Richtung erfolgen, die von den dargestellten Fügebewegungspfeilen f zumindest leicht abweicht.
In den 4a und b wird ein weiterer Vorteil der Verbindungsaufnahme 7 gezeigt, die aus einer gekröpften Verbindungsseite 6 des Dachbleches 2 und einer zu einem ersten Aufnahmeflansch 17 umgebogenen Verbindungsseite 6 des Seitenteiles 3 gebildet wird. Dank dieser Ausbildung ist es möglich, dass das Dachblech 2 mit seinem gekröpften Abschnitt 22 in der Montage unter den ersten Aufnahmeflansch 17 in eine Position geschoben wird, in der der erste Aufnahmeflansch 17 an dem gekröpften Abschnitt 22 seitlich anliegt, wodurch der gekröpfte Abschnitt 22 zugleich als Anschlag für diese Bewegung des Dachbleches 2 unter das Seitenteil 3 dienen kann. In einem weiteren Schritt kann das Dachblech 2 an dem hier nicht dargestellten gegenüber liegenden Seitenteil abgesenkt und mit seiner hier nicht dargestellten Verbindungsseite unter die Verbindungsseite des hier nicht dargestellten Seitenteiles in die Bereitstellungsposition geschoben werden, die in 4b gezeigt ist. Anschließend wird der erste Aufnahmeflansch 17 über die in 1 gezeigten Positionierer 15 stirnseitig gegen die Verbindungsseite 6 des Dachbleches 2 geführt und elastisch verspannt. Dieser Vorgang ist detaillierter in 5 skizziert, wobei die Verbindungsseite 6 des Seitenteiles 2 in einer gestrichelt dargestellten Position, in der sie in der Bereitstellungsposition relativ zu dem Dachblech 2 steht, und in der mit durchgezeichneten Linien gekennzeichneten Verbindungsposition dargestellt ist, in der sie zur Bildung der Verbindungsaufnahme 7 elastisch mit der Verbindungsseite 6 des Dachbleches 2 verspannt ist. Hierbei ist die Distanz, die das stirnseitige Ende des ersten Aufnahmeflansches 17 zur Anlage an die Verbindungsseite 6 des Dachbleches 2 in 4b geringer als in 5 dargestellt, um hierdurch anzudeuten, dass trotz Form- und/oder Maßabweichungen der Verbindungsseiten 6 bzw. des Dachbleches 2 und des Seitenteiles 3 in der Produktion eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Verbindungsseiten 6 in der Verbindungsposition erzielt wird, in der ein von äußeren mechanischen Kräften vollkommen freies Einbringen der Dachlängsnaht 4 möglich ist.
In 6 ist eine weitere Ausführungsform des Strukturverbundes 1 in einer Querschnittansicht mit der Querschnittebene yz gezeigt. Abweichend von dem in 1 gezeigtem Ausführungsbeispiel weist hier die links dargestellte, zum Dachblech 2 zugehörige Verbindungsseite 6 mehrere, über die Länge des Strukturverbundes 1 bzw. der Dachlängsnaht 4 beabstandet voneinander angeordnete Laschen 23 auf, die in Verbindungsposition jeweils eine Öffnung 24 in der Unterstruktur 5 durchgreifen, die in einem Anlagebereich 25 in der Umgebung der Öffnung 24 an der Unterstruktur 5 zum Teil anliegen und die in dem Anlagebereich 25 durch WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas-Schweißen) mit der Unterstruktur 5 verbunden sind. Die Verbindung der Laschen 23 mit der Unterstruktur 5 dient, wie die Verbindung der Unterstruktur 5 mit dem Seitenteil 3 durch den Dichtungs- bzw. Klebwerkstoff 9 dazu, nach Einbringen der Dachlängsnaht 4 in die Verbindungsaufnahme 7 eine zusätzliche Verbindung zu der Unterstruktur 5 zu schaffen, damit hier an ein Aufreißen des Strukturverbundes 1 bei übermäßiger Belastung, wie z.B. beim Unfall, verhindert werden kann. Da aber hier vorgesehen ist, die WIG-Schweißung erst nach Einbringen der Dachlängsnaht 4 durchzuführen, kann die Dachlängsnaht 4, wie bereits zuvor beschrieben, über das Anlegen der beiden Verbindungsseiten 6 aneinander spannungs- und kräftefrei eingebracht werden. Mit der Verbindung von Dachblech 2 und Seitenteil 3 durch die Dachlängsnaht 4 wird eine nach außen hin bzw. hier im Bild nach oben hin geschlossene Oberfläche geschaffen. Daher muss die WIG- Schweißung von unten her, d.h. über Kopf, durchgeführt werden. Hierzu sind in der Unterstruktur an den Stellen zur vorgesehenen Verbindung zwischen Lasche 23 und Unterstruktur 5 im Anlagebereich 25 Durchgriffsöffnungen 26 vorgesehen, durch die eine hier nicht dargestellte Elektrodenanordnung zur Durchführung der WIG-Schweißung geführt werden kann.
Da in der in 6 dargestellten Ausführungsform des Strukturverbundes 1 die zusätzliche, Festigkeit steigernde Verbindung über die Anbindung der Lasche 23 an die Unterstruktur 5 geschaffen wird, ist die Klebverbindung zwischen Unterstruktur 5 und dem Seitenteil 3 durch den Klebwerkstoff 9 nicht mehr notwendig und daher in 6 nicht dargestellt.

1: Strukturverbund
2: Dachblech
3: Seitenteil
4: Dachlängsnaht
5: Unterstruktur
6: Verbindungsseite
7: Verbindungsaufnahme
8: Verbindungsmittel
9: Klebwerkstoff
10: Längsnut
11: Bereich
12: Bereich
13: Verbindungsabschnitt
14: Spalt
15: Positionierer
16: Abschnitt
17: erster Aufnahmeflansch
18: zweiter Aufnahmeflansch
19: Vorsprung
20: Aufnahmelängsnut
21: Führung
22: Abschnitt
23: Lasche
24: Öffnung
25: Anlagebereich
26: Durchgriffsöffnung
V: Verbindungsbereich
f: Fügebewegung
yz: Querschnittsebene
α, β, γ: Winkel

Claims

Strukturverbund einer Fahrzeugkarosserie mit einem Dachblech (2) und einem Seitenteil (3), die mit jeweils einer Verbindungsseite (6) in einem Verbindungsbereich (V) in einer Verbindungsposition angeordnet und über eine Dachlängsnaht (4) miteinander verbunden sind, sowie mit einer Unterstruktur (5) zur Abstützung von Dachblech (2) und Seitenteil (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Dachblech (2) und das Seitenteil (3) mit seiner jeweiligen Verbindungsseite (6) über den gesamten oder den nahezu gesamten Bereich der Dachlängsnaht (4) in dem Verbindungsbereich (V) enden und dass die Verbindungsseiten (6) zu einer Verbindungsaufnahme (7) ausgeformt sind, in der Dachblech (2) und Seitenteil (3) durch die Dachlängsnaht (4) miteinander verbunden sind.
Strukturverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dachlängsnaht (4) durch ein Fügeverfahren mit Energiestrahlen aufgebracht ist.
Strukturverbund nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dachlängsnaht (4) durch Laserlöten aufgebracht ist.
Strukturverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsseiten (6) zur Bildung der Verbindungsaufnahme (7) in mindestens einem Längsabschnitt und bezüglich ihres Querschnittes in mindestens einem Punkt unter elastischer Vorspannung aneinander anlegbar sind.
Strukturverbund nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsseiten (6) endseitig jeweils zu einem Aufnahmeflansch (17, 18), einem ersten Aufnahmeflansch (17) und einem zweiten Aufnahmeflansch (18), umgebogen sind, wobei die Aufnahmeflansche (17, 18) in Verbindungsposition bezüglich ihres Querschnittes in mindestens einem Punkt seitlich aneinander anliegen.
Strukturverbund nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Aufnahmeflansche (17, 18) in Verbindungsposition zueinander höhenversetzt gegeneinander anliegen.
Strukturverbund nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Aufnahmeflansch (17) einen oder mehrere, sich in Längsrichtung erstreckende Vorsprünge (19) aufweist, der oder die in Verbindungsposition stirnseitig an dem zweiten Aufnahmeflansch (18) anliegt.
Strukturverbund nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aufnahmeflansch (18) eine Aufnahmelängsnut (20) in Längsrichtung zum Eingriff des Vorsprungs (19) in der Verbindungsposition aufweist und dass der Vorsprung (19) in der Verbindungsposition zumindest in einem Punkt an einer Seiteninnenwand der Aufnahmelängsnut (20) anliegt.
Strukturverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Verbindungsseiten (6) zu einem ersten Aufnahmeflansch (17) umgebogen ist und die andere Verbindungsseite (6) in einem Abschnitt zu einer Aufnahmelängsnut (20) verformt ist, wobei der erste Aufnahmeflansch (17) zur Bildung der Verbindungsaufnahme (7) endseitig in die Aufnahmelängsnut (20) hineinragt und zumindest in einem Punkt seitlich und/oder stirnseitig in der Aufnahmelängsnut (20) anliegt.
Strukturverbund nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmelängsnut (20) in einem Abstand zur Längsendkante der sie aufweisenden Verbindungsseite (6) angeordnet ist und dass der Abstand zu einer Führung (21) für den Aufnahmeflansch (17, 18) in die Aufnahmelängsnut (20) beim Zusammenbringen von Dachblech (2) und Seitenteil (3) ausgebildet ist.
Strukturverbund nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (21) zur Aufnahmelängsnut (20) hin ansteigend ausgebildet ist.
Strukturverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Dachblech (2) und/oder das Seitenteil (6) jeweils in mindestens einem vom Verbindungsbereich (V) beabstandeten Abschnitt (16) zur Dämpfung und Vermeidung eines Flatterns des Strukturverbundes (1) und/oder zur Kräfteübertragung durch Verbindungsmittel (8) mit der Unterstruktur (5) verbunden sind.
Strukturverbund nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (8) ein Kleb- und/oder Dichtungswerkstoff (9) ist.
Strukturverbund nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (8) ein durch Wärmebehandlung expandierbarer Kleb- und/oder Dichtungswerkstoff (9) ist.
Strukturverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einer der Verbindungsseiten (6) endseitig mehrere, über die Länge des Strukturverbundes (1) beabstandet voneinander angeordnete Laschen (23) vorgesehen sind, die in Verbindungsposition jeweils eine vorgesehene Öffnung (24) in der Unterstruktur (5) durchgreifen, die in einem Anlagebereich in der Umgebung der Öffnung (24) an der Unterstruktur (5) zum Teil anliegen und die in dem Anlagebereich durch WIG-Schweißen mit der Unterstruktur (5) verbunden sind.
Verfahren zum Anbinden von Seitenwand und Dachblech (2) mittels einer Dachlängsnaht (4) bei einem Strukturverbund (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 mit folgenden Verfahrensschritten: • Positionieren von Dachblech (2), Seitenteil (3) und Unterstruktur (5) in einer Bereitstellungsposition, wobei die Verbindungsseiten (6) als freie, unverbundene Seiten in einer Längsrichtung parallel zueinander angeordnet sind und einen Spalt (14) begrenzen und/oder zumindest teilweise aneinander anliegen, • Verschwenken und/oder Verschieben des Seitenteiles (3) und/oder des Dachbleches (2) in einer Querschnittsebene (yz) senkrecht zur Längsrichtung bis die Verbindungsseiten (6) in ihrer Verbindungsaufnahme (7) in einer Verbindungsposition über zumindest einen Längsabschnitt und in Querschnittesebene (yz) in zumindest einem Punkt oder über eine Strecke aneinander anliegen und • Anbinden der Verbindungsseiten (6) durch Einbringen einer Dachlängsnaht (4) durch Laserschweißen oder Laserlöten.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach dem ersten Verfahrensschritt des Positionierens ein Befestigen des Seitenteiles (3) mit der Unterstruktur (5) in einem von dem Verbindungsbereich (V) entfernten, als Verbindungsabschnitt (13) ausgebildeten Abschnitt des Seitenteiles (3) erfolgt und dass das Verschwenken des Seitenteiles (3) um den Abschnitt (22) gegen das Dachblech (2) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Verbindungsseiten (6) mit ihrem Positionieren in die Verbindungsposition unter elastische Vorspannung gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsseiten (6) zum Aufbau einer elastischen Vorspannung über eine Führung (21) aneinander abgleitend gegeneinander in die Verbindungsposition hinein verschoben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19 bei einem Strukturverbund (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die eine Verbindungsseite 6) einen ersten Aufnahmeflansch (17) oder einen ersten Aufnahmeflansch (17) mit mindestens einem Vorsprung umfasst und die andere Verbindungsseite (6) eine in Verbindungsposition dem freien Ende des ersten Aufnahmeflansches (17) oder stirnseitig dem ersten Vorsprung (19) zugewandte Aufnahmelängsnut (20) aufweist. dadurch gekennzeichnet, dass mit Erreichen der Verbindungsposition der erste Aufnahmeflansch (17) endseitig oder der Vorsprung (19) stirnseitig in der Aufnahmelängsnut (20) verrastet oder verhakt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Positionieren des Dachbleches (2) auf einen Oberflächenabschnitt der Unterstruktur (5), der in Verbindungsposition einem von dem Verbindungsbereich (V) beabstandeten Dachblechabschnitt gegenüberliegt, eine sich in Längsrichtung erstreckende Dichtungsraupe oder -Streifen aus einem Kleb- und/oder Dichtungswerkstoff auf den Oberflächenabschnitt aufgetragen wird und dass die Dichtungsraupe oder -Streifen mit Positionieren des Dachbleches (2) in die Verbindungsposition zur dichtenden und/oder klebenden Anlage an den Abschnitt (16) des Dachblechs (2) kommt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Positionieren des Seitenteiles (3) auf einen Abschnitt (16) der Unterstruktur (5), der in Verbindungsposition einem von dem Verbindungsbereich (V) beabstandeten Abschnitt (16) des Seitenteiles (3) gegenüberliegt, eine sich in Längsrichtung erstreckende breite Dichtungsraupe oder -Streifen aus einem unter Wärme expandierbaren Kleb- und/oder Dichtungswerkstoff (9) aufgetragen wird und dass der Kleb- und/oder Dichtungswerkstoff (9) nach dem Verbinden der Verbindungsseiten (6) erwärmt wird und hierbei so expandiert, dass er zur dichtenden und/oder klebenden Anlage an den Abschnitt (16) des Seitenteiles (3) kommt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22 bei einem Strukturverbund (1) nach Anspruch 15, wobei zumindest an einer der Verbindungsseiten (6) endseitig mehrere, über die Länge des Strukturverbundes (1) beabstandet zueinander angeordneten Laschen (23) vorgesehen sind, die in Verbindungsposition eine vorgesehene Öffnung in der Unterstruktur (5) durchgreifen und die im Bereich der Öffnung (24) an der Unterstruktur (5) zum Teil anliegen oder im geringen Abstand dazu positioniert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (23) nach dem Anbinden der Verbindungsseiten (6) über Einbringen einer Dachlängsnaht (4) durch WIG-Schweißen mit der Unterstruktur (5) verbunden werden.