CN103930338B - 用于轻质结构的机动车辆车身 - Google Patents

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Abstract

一种用于轻质结构的机动车辆车身，包括至少一个底部单元，一个顶部以及侧部单元（3），其被组装以形成至少部分的机动车辆车身。至少侧部单元包括一个内壳元件（3a）和一个外壳元件（3b），所述内壳元件（3a）和外壳元件（3b）由注塑成型的塑料材料制成，并且彼此通过连接区域（4）连接，以形成一个扭转刚性箱结构。内壳和/或外壳元件能够包括一个支柱结构（5），该支柱结构（5）从壳元件之间的内壳元件表面朝向相对的壳元件延伸，以实现扭转刚性箱结构。

Description

用于轻质结构的机动车辆车身
技术领域
本发明涉及一种用于轻质结构的机动车辆车身，例如用于汽车，包括至少一个底部单元、一个顶部以及侧部单元，其被组装以形成至少部分的机动车辆车身。
背景技术
一般来说，包括自支撑结构的机动车辆车身设计为多个金属板或片，这些金属板或片被组装以构成机动车辆车身。为了节省重量的机动车辆车身已被开发，它包括塑料部件，通常安装在金属零件上但不具有承重功能。
US4438971示出了一种机动车辆，它在尺寸可变的下层金属车身结构中，包括多个塑料车身外面板（plastic body outer panel）。多个塑料填充的连接块被焊接在车身结构上的选定点，约与设置在塑料面板上的孔装配面对齐。紧固件支撑装配面与所述连接块的面板支承面接触，使得每个车身外面板被安装，而没有其可见的外表面的变形；并且使得每个塑料面板的表面被安装，其表面与每个相邻的塑料面板表面对齐。
另一种包括塑料部件的机动车辆车身例如从DE1480603或DE4306094可知。
包括不同的材料和多个独立的部件的机动车辆车身的生产是耗时的，并增加机动车辆车身的成本。仅具有塑料材料的更加简单的结构，例如用于摩托移动小车等，没有机动车辆日常使用所需要的稳定性和安全性。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种机动车辆车身和一种生产这种机动车辆车身的方法，其允许机动车辆车身的坚固和重量减少的结构，以及简单和成本有效的生产。
这些和其它的目的将在下面的描述中出现，由所附的独立权利要求中阐述的用于轻质结构的机动车辆车身和其制造方法实现。有利的实施例和进一步的改进在从属权利要求中限定。
根据本公开的用于轻质结构的机动车辆车身，包括至少一个底部单元、一个顶部以及侧部单元，其被组装以形成机动车辆车身的承载结构的至少一部分。所述底部单元可以包括一个带有一组横梁和纵梁的基座，和/或一个箱状结构组合以建立所述底部单元。所述底部单元可以由金属（即金属片）和/或塑料材料（例如注塑件）制造。所述底部单元可预见到能够容纳电池组或燃料箱。
至少侧部单元包括至少一个内壳元件和至少一个外壳元件，组装以形成承载结构。在机动车辆车身的组装状态下，内壳优选位于面向车身的内部，外壳位于面向车身的外部。内壳和外壳元件至少部分地由注塑成型的塑料材料制造，其允许壳体容易仿形和轻的重量。内壳和外壳元件总体上由连接区域互连到彼此，以形成一个（扭转）刚性箱结构，这是非常有效的。多个连接点可以分布在壳元件上，或者更大的连接区域可设置在内壳和外壳之间的壳元件的表面上。
并且，连接区域可以由环绕侧部单元外周的连接线或沿壳元件的表面运行的连接线给出。扭转刚性箱结构至少部分地来自于内壳元件和外壳元件沿连接区域对彼此的连接，在这里，壳元件包括一个内部结构，以提供例如在内壳和外壳之间的多个箱或空腔。有利地，壳元件可以实现为半壳元件，一起形成侧部单元。
通常，建立机动车辆车身的侧部单元不需要较大的金属部件（除了例如接头或铰链等）。基本上，侧部单元可以被设计为仅有两个主要部件，即内壳元件和外壳元件。因此，侧部单元显示了一种重量轻的结构。所述侧部单元的主要部件通过注塑成型制造，允许机动车辆车身的廉价且快速的生产。此外，回收变得非常容易。然而，刚性箱结构确保机动车辆车身的一种结构，由于优异的负载传输和吸震特性，这种结构满足现代的安全要求。
有利地，所述壳元件由注塑成型工艺制造。壳元件例如由热塑性树脂和/或热固性树脂制成。必要时，壳元件可以由多个部件构成。此外，纤维或其它填充材料可以被添加到树脂中以影响机械特性，例如增加弹性模量。此外，可以将色彩添加到注射成型的材料，因此，形成可见表面的壳元件不必在后期阶段进行着色。这额外降低了制造成本。
在一个实施例中，所述内壳和/或外壳元件包括一个支柱结构，该支柱结构从壳元件之间的内壳元件表面朝向相对的壳元件延伸，以增加机械稳定性和承载能力。可替代地或另外地，所述支柱结构可被设计为作为助流件，以在注射成型过程中分送材料。所述支柱结构可沿内壳元件表面形成多个开放或封闭的箱，作为壳元件平面的刚度的加强件。
所述支柱结构可包括多个由内壳元件表面大致上垂直地延伸、并分布在壳元件的表面上的支柱。所述支柱可以以规则图案布置，例如以锯齿线或星形图案，或者也可以任意地分布在壳元件的表面上。所述支柱可以是在一些区域比在其他区域彼此更接近，使得在壳元件表面上形成不同的支柱密度。支柱密度，例如在机动车辆车身的侧面的高负荷冲击区域，可以增加。而且，支柱结构的支柱可以包括不同的厚度。支柱的厚度例如能够根据侧部单元的不同应力或应变区域选择。例如，支柱结构可以在机动车辆车身的载荷传输区加强。扭转刚性箱结构允许侧部单元的壳结构的加强，并使得能够设计单独挤压和变形区。
支柱结构用于壳元件的彼此支撑，使每个壳元件变硬，并且通过彼此连接壳元件来加强组装的侧部单元的扭转刚度。
为了以简单的方式实现所述扭转刚性箱结构，一个壳元件的支柱结构紧靠抵在一个相对的壳元件的内壳元件的表面上。这样，所述壳元件可以在整个表面平面上彼此支撑，并且在内壳和外壳元件之间形成多个箱，其由支柱限定。
至少部分支柱结构能够包括用于相对的壳元件的连接的连接区域。这意味着例如支柱边缘邻接相对的壳元件或其支柱结构，并且在邻接区域与之连接。例如，在外壳元件的支柱结构上能够提供第一连接区域，该第一连接区域连接到在内壳元件的支柱结构上的第二连接区域。一般的，内壳的支柱结构和外壳的支柱结构能够彼此支撑，一起实现扭转刚性箱结构。一个壳元件的一些支柱可以设有连接装置，该连接装置与另一个壳元件上的相对的连接装置相互配合。连接装置可以例如由一个正锁定啮合提供，像卡扣连接或螺纹连接。其他连接可以被使用。一般的，连接区域还可以例如通过塑料材料的粘接或焊接连接。
在一个实施例中，箱结构至少部分地被填充，例如由泡沫材料和/或蜂巢状材料。该材料可以提高刚性，但不会增加很多机动车辆车身的重量。此外，该填充材料可以预见到能够吸收声音，和/或增加承载能力，和/或在发生碰撞的情况下，增加机械能的吸收能力。泡沫材料或蜂巢状材料可以在支柱结构的支柱之间被嵌入。可替代地或另外地，填充材料可以例如由一个开口被注入到一个封闭的箱结构。
壳元件的外表面可以分别提供一个内部和/或一个外部机动车辆表面。壳元件的外表面能够例如根据空气动力学或时尚方面进行设计。还包括功能性特征，如安置区，扶手等。
此外，所述壳单元可以包括通孔，以连接机动车辆的内部和外部。所述通孔可被设置为侧部单元的窗户，或机动车辆其它装置的插入区域。而且，在支柱结构之间可以设有一个存储空间。例如，存储空间被支柱结构的支柱分成几个储存腔室。存储空间或腔室可以用于例如机动车辆的电气设备。
通常，底部单元、顶部和机动车辆车身的其他部分，如前部或后部单元，也可以包括如上文所公开的用于侧部单元的两个壳元件。
根据一种用于生产本发明的轻质结构的机动车辆车身的方法，至少一个底部单元、一个顶部以及侧部单元被组装以形成至少部分的机动车辆车身。由塑料材料制成的内壳单元和外壳元件通过注塑成型制造。然后它们在连接区域连接到彼此，以提供所述侧部单元。连接区域选择为使得内壳元件和外壳元件在组装状态下形成扭转刚性箱结构。该连接可以是可逆的或不可逆的。
附图说明
参考附图，本发明的这些和其它特征以及优点将变得显而易见，附图可以解释本发明的原理，但不应限制本发明的范围。附图示出：
图1a本发明的机动车辆车身的分解视图，
图1b图1a中的机动车辆车身的组装视图，
图2一个侧部单元的一个内壳元件和一个外壳元件的分解视图，
图3a内壳元件和外壳元件的连接的第一示意图，
图3b内壳元件和外壳元件的连接的第二示意图，
图4本发明的机动车辆车身的三维截面图，和
图5本发明的机动车辆车身底部单元的分解视图。
具体实施方式
在图1a中，以分解视图示出了一个机动车辆车身，在图1b中是组装视图。所述机动车辆车身包括一个底部单元1、一个顶部2以及在左侧和右侧的侧部单元3。另外，一个前部单元和一个后部单元示意性地示出。在图2b中，机动车辆车身的所有部件被组装。
在图2中，示出了机动车辆车身的左侧的侧部单元3。该侧部单元3包括两个壳元件，一内壳元件3a和一个外壳元件3b。所述壳元件3a和3b在它们面向相对的其他壳元件的内表面上包括多个连接区域4。连接区域4例如沿壳元件的边缘设置，也设置在壳元件的中部平面上。一个支柱结构5设置在壳元件3a和3b的内表面上，它是由多个分布在所述内表面上的支柱实现的。可以看到，支柱以锯齿形状、星形形状和其它规则或不规则图案对齐。一些支柱设置有连接区域。当组装壳元件3a和3b以建立侧部单元3时，内壳元件3a的支柱结构抵靠壳元件3b的支柱结构。因此，这两个支柱结构相互支撑，并作为一个共同的扭转刚性箱结构。壳元件3a和3b设有一个通孔7，其作为侧部单元中的窗口。此外，该外壳元件3b包括一个外表面6，其根据机动车辆的外部形状设计。
在图3a和3b中，示出了内壳元件和外壳元件的连接的示意图。内壳和外壳元件3a和3b在连接区域4彼此接触，并例如通过连接装置4'彼此连接。提供密封工具9用以密封接合线。该结构的支柱基本上从壳元件的表面垂直地延伸。内壳元件3a的支柱的边缘接触到外壳元件3b的支柱。如图3b中所示，一个顶部2能够以如壳元件彼此连接的相同的方式连接到侧部单元。在壳元件中设置有存储空间8。该空间可以例如用泡沫材料或其它硬化材料填充，或者可以容纳机动车辆所需的其他工具。
在图4中，示出了一个截面切开的机动车辆车身。左侧和右侧侧部单元都设有一个内壳元件3a和一个外壳元件3b。获得机动车辆所需的稳定性不需要其他部件。侧部单元被安装在底部单元1上并且安装到顶部2。两个壳元件的支柱结构的支柱相互支撑，因此增加了侧部单元的扭转刚度。
在图5中，示出了底部单元1，其由横梁10和纵梁11组装，它们被安装在一个底部基座12上。横梁10、纵梁11和底部基座12可以包括一个如上所释的用于侧部单元的扭转刚性箱结构。
符号列表
1 底部单元
2 顶部
3 侧部单元
3a 内壳元件
3b 外壳元件
4 连接区域
4' 连接装置
5 支柱结构
6 机动车辆外表面7 通孔
8 存储空间
9 密封
10 横梁
11 纵梁
12 底部基座

Claims (17)

1.用于轻质结构的机动车辆车身包括至少一个底部单元，一个顶部以及侧部单元，其被组装以形成至少部分的机动车辆车身，其中，至少侧部单元包括一个内壳元件和一个外壳元件，所述内壳元件和外壳元件由注塑成型的塑料材料制成，并且彼此通过连接区域连接，以形成一个承载箱结构；
其中，至少一个底部单元包括一个带有一组横梁和纵梁的基座，和/或一个箱状结构组合以建立所述底部单元；
其中，所述内壳和外壳元件各包括一个支柱结构，内壳的支柱结构和外壳的支柱结构能够彼此支撑，一起实现扭转刚性箱结构。
2.根据权利要求1的机动车辆车身，其中，壳元件实现为半壳元件，所述半壳元件一起形成侧部单元。
3.根据权利要求1的机动车辆车身，其中，支柱结构包括多个大致上垂直地从内壳元件表面延伸、并分布在壳元件的表面上的支柱。
4.根据权利要求1的机动车辆车身，其中，一个壳元件的支柱结构至少部分地紧靠抵在一个相对壳元件的内壳元件的表面上，以提供所述箱结构。
5.根据权利要求1的机动车辆车身，其中，至少部分支柱结构包括用于相对的壳元件的连接的连接区域。
6.根据权利要求5的机动车辆车身，其中，在外壳元件的支柱结构上的第一连接区域连接到在内壳元件的支柱结构上的第二连接区域。
7.根据权利要求6的机动车辆车身，其中，内壳的支柱结构和外壳的支柱结构彼此支撑。
8.根据权利要求1的机动车辆车身，其中，至少部分支柱结构作为机动车辆车身的承载区域。
9.根据权利要求1的机动车辆车身，其中，所述扭转刚性箱结构至少部分地被泡沫材料和/或蜂巢状材料填充。
10.根据权利要求1的机动车辆车身，其中，所述连接区域通过塑料材料的粘接、焊接和/或通过正锁定连接，特别是螺纹连接或卡扣连接，而连接。
11.根据权利要求1的机动车辆车身，其中，壳元件的外表面分别提供一个内部和/或一个外部机动车辆表面。
12.根据权利要求1的机动车辆车身，其中，壳元件由热塑性树脂或热固性树脂制造。
13.根据权利要求1的机动车辆车身，其中，壳元件包括连接机动车辆的内部和外部的通孔。
14.根据权利要求1的机动车辆车身，其中，在支柱结构之间设有一个存储空间。
15.根据权利要求1的机动车辆车身，其中，存储空间被支柱结构的支柱分成几个储存腔室。
16.包括一种根据前述权利要求之一的机动车辆车身的机动车辆。
17.用于生产轻质结构的机动车辆车身的方法，其中，至少一个底部单元、一个顶部以及侧部单元被组装以形成至少部分的机动车辆车身，其中，由塑料材料制成的内壳元件和外壳元件通过注塑成型制造，并在连接区域彼此连接，以提供所述侧部单元，其中，连接区域选择为使得内壳元件和外壳元件在组装状态下形成一个扭转刚性箱结构；
其中，至少一个底部单元包括一个带有一组横梁和纵梁的基座，和/或一个箱状结构组合以建立所述底部单元。
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