CN103974876B - 车身构件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的车身构件(10)、尤其是支柱，所述车身构件具有金属制成的内壳(12)和外壳(14)，所述内壳和外壳在各自的凸缘区域(16)中彼此连接并且在其间围出一空腔(18)，在所述空腔中布置有用于加固车身构件(10)的加强元件(20)，所述加强元件具有由纤维复合塑料制成的基体(22)，其中加强元件(20)包括至少一个金属嵌入件(24)，加强元件(20)借助所述嵌入件与内壳(12)和/或外壳(14)连接。

Description

车身构件
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的车身构件、尤其是支柱。
背景技术
所谓的壳式结构(整体式车身结构)的车身构件在机动车构造中有着多种应用，尤其用于支柱和支承部件，以及用于车门、盖等。由DE 10 2004012 399 A1已知一种这样的壳式结构的车辆支柱。在此，所述支柱包括外壳和内壳，它们借助各自的凸缘彼此连接并且在其间围出一个空腔。为了既在正常运行负载下、又在发生碰撞事故的情况下赋予车身所需的稳定性，在所述空腔中布置有额外的加强板。然而不利的是，这种由多个部分组成的板构造特别重，从而导致伴随着机动车的整体重量的增大，其燃料消耗以及进而污染物排放都增大。
DE 10 2007 010 341 A1描述了一种壳式结构的构件，其中外壳和内壳之间的加强元件由纤维复合塑料制成，以便减少重量。在此，所述加强元件与壳粘合。由此可以减少重量，然而所述粘合由于硬化需要而延长了加工时间。此外，通过粘合所述结构元件不可松脱地与壳连接。
发明内容
本发明所基于的任务尤其在于，提供一种用于机动车的车身构件，该构件尤其轻便、可简单且快速地制成并且易于维修。
该任务通过具有以下特征的车身构件来解决。该车身构件具有金属制成的内壳和外壳，所述内壳和外壳在各自的凸缘区域中彼此连接并且在其间围出一空腔，在所述空腔中布置有用于加固车身构件的加强元件，所述加强元件具有由纤维复合塑料制成的基体，其中，所述加强元件包括至少一个金属嵌入件，所述加强元件在所述凸缘区域中借助所述嵌入件与内壳和/或外壳连接。
这种用于机动车的车身构件，尤其是支柱包括金属制成的内壳和外壳,它们在各自的凸缘区域中彼此连接并且在其间围出一空腔。该空腔中布置有一用于加固车身构件的加强元件，所述加强元件具有由纤维复合塑料制成的基体。根据本发明在此规定，所述加强元件包括至少一个金属嵌入件，所述加强元件借助所述嵌入件与所述内壳和/或外壳连接。换句话说，所述加强元件与所述车身构件的壳的接合位置是金属-金属连接。由此可以免除粘合，并且同时可以(例如通过螺纹连接等)实现更为稳固的可逆连接。因此，这样的车身部件既特别轻便又特别工艺可靠，并且可以快速进行接合以及简单地进行维修。
在本发明的一种优选实施形式中，所述加强元件包括两个金属嵌入件，它们在凸缘区域中与所述内壳和/或外壳连接。换句话说，这种加强元件横向延伸穿过整个所述空腔并且使所述壳之间的两个凸缘彼此连接，其中在两个连接侧上分别设置金属-金属连接。由此实现了特别良好的稳固，其中上述优点保持不变。
所述嵌入件优选构成为板件。这里，其可以是简单的板条或者也可以是改型的板构造。在两种情况下，所述嵌入件的制造以及其与纤维复合塑料的连接都可以尤其简单且低成本地实施。
为此的一个示例是以纤维复合塑料注塑包覆嵌入件，其中合适地在嵌入件中设置至少一个通孔或一种类似的形锁合元件，以便确保在塑料基材与所述嵌入件之间稳固和可靠的锁定。除了简单的注塑包覆以外，当然也可以想到其它方法。例如，在树脂传递模塑的框架内或者在制造纤维复合构件的过程中在片状模塑料工艺的框架内，所述嵌入件也可以嵌入到所述加强元件中。
所述加强元件合适地具有由金属制成的其它加强纤维。所述加强纤维合适地延伸穿过所述加强元件的整个基体，以便为其提供尤其高的强度。
同时，这种金属加强纤维的设置实现了所述嵌入件与所述加强元件的后补连接，例如通过熔焊或钎焊，从而使得所述嵌入件不再必须牢固地嵌入到所述塑料基材中。所述加强纤维也可以以简单的方式以纤维加强的塑料进行注塑包覆，或者在树脂传递模塑的框架内或者在制造片状模塑料的框架内与所述塑料基材连接。
在本发明的其它设计方案中，所述加强元件具有基本上呈S形的横截面轮廓。由此，所述加强元件可以借助其塑料区域支撑在壳内壁上并且借此提供尤其良好的加固，其中所述柔韧的支撑同时防止了在所述加强元件运动时可能产生的嘎嘎声响。
附图说明
下面借助附图对本发明及其实施形式进行更详细的阐述。其中：
图1示出了根据本发明的车辆构件的一个实施例的剖视图；以及
图2示出了一种加强元件的侧视图，所述加强元件用于根据本发明的车辆构件的一个实施例。
具体实施方式
用于机动车的、整体标记为10的支柱包括外壳12和内壳14，所述外壳和内壳由钢板或铝板制成。壳12、14在各自的凸缘区域16中彼此连接并且在其间围出了空腔18。加强元件20布置在空腔18中。所述加强元件包括由纤维增强的塑料制成的基体22，弯曲的板条24插入到所述基体中。板条24借助其端部区域26延伸到凸缘区域16中并且在那里与外壳12和内壳14连接。
除了由塑料制成的加强纤维以外，基体22还包括额外的金属加强纤维28。加强部件20的基体22S形地构成并且包括中间部分30以及侧面的支脚32、34。在此，支脚32、34紧贴在外壳12和内壳14的内壁36、38上，从而实现了尤其良好的支撑作用并且避免了嘎嘎声响。
如在图2中的加强部件20的侧视图中清晰可见，金属条24在加强部件20的整个长度上延伸并且由此也在其整个长度上与凸缘16连接。由纤维增强的塑料制成的基体22具有由加固肋条40构成的结构，为求简明未将所述加固肋条全部标记。此外，隆起部42也在基体22的整个长度上延伸，所述隆起部同样起到进一步加固的作用。
在制造支柱10的过程中基于板结构24实现了外壳12、内壳14和加固部件20的常规接合，其例如可以通过熔焊、钎焊、铆接或咬合连接来实现。也可以应用可松脱的连接技术，例如螺纹连接。金属加强部28同样可以单独地与板24接合，例如通过熔焊或钎焊。尤其可以将金属线材、网、针织品、纺织品、绳、带、粗纱或条应用为金属加强部28。
可以应用纤维复合技术中本身已知的方法来制造加强元件20。所述加强纤维和金属加强元件28例如可以简单地以塑料或以一种由短纤维加强的塑料制成的混合坯料来进行注塑包覆。也可以应用片状模塑料(SMC)或树脂传递模塑(RTM)工艺。这里，可以将板条24立即直接集成到塑料基材中，这样就可以和纤维插入件在同一工序中并且在同一模具中对其进行注塑包覆。为此，纤维加强部28可以在注塑包覆之前就已经与板条24牢固地连接。在板条24中可以进一步设置孔洞、底切部等，它们负责提供板条24与基体22的塑料基材之间稳固的锁定。当然，板条24也可以在SMC或RTM工艺中作为预浸料或预制件与纤维插入件28共同集成。在此，在构成所述预浸料的过程中必要时可能仍需要纤维插入件28和板条24的牢固连接，而这在形成预制件的过程中是不需要的，这是因为在加固过程中经熔化和凝固的基材物质牢固地包围了所述板条。
这样就整体完成了支柱10，该支柱利用特别少的单个构件就够用，且在纤维复合混合加强工艺中尤其简单、稳定且低成本地集成到钢/铝白车身中并且实现了常规接合技术的应用。相比于传统的由钢或铝制成的加强部，通过加强元件20可以实现尤其高的弹性模量(E-module)，这又带来了经改善的材料利用率以及尤其大的重量减轻，并且带来了具有支柱10的机动车的与此相关的CO2排放的减少。

Claims (8)

1.一种用于机动车的车身构件(10)、尤其是支柱，所述车身构件具有金属制成的内壳(14)和外壳(12)，所述内壳和外壳在各自的凸缘区域(16)中彼此连接并且在其间围出一空腔(18)，在所述空腔中布置有用于加固车身构件(10)的加强元件(20)，所述加强元件具有由纤维复合塑料制成的基体(22)，其特征在于，所述加强元件(20)包括至少一个金属嵌入件(24)，所述加强元件(20)在所述凸缘区域(16)中借助所述嵌入件与内壳(14)和/或外壳(12)连接。
2.根据权利要求1所述的车身构件(10)，其特征在于，所述加强元件(20)包括两个金属嵌入件(24)，所述嵌入件在凸缘区域(16)中与内壳(14)和/或外壳(12)连接。
3.根据权利要求1或2所述的车身构件(10)，其特征在于，所述嵌入件(24)构成为板件。
4.根据权利要求1或2所述的车身构件(10)，其特征在于，所述嵌入件(24)被所述加强元件(20)的纤维复合塑料注塑包覆。
5.根据权利要求4所述的车身构件(10)，其特征在于，所述嵌入件(24)具有至少一个通孔。
6.根据权利要求1或2所述的车身构件(10)，其特征在于，所述嵌入件(24)具有由金属制成的加强纤维(28)。
7.根据权利要求6所述的车身构件(10)，其特征在于，所述加强纤维(28)与所述嵌入件(24)熔焊或钎焊。
8.根据权利要求1或2所述的车身构件(10)，其特征在于，所述加强元件(20)具有基本呈S形的横截面轮廓。
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