CN104010926B

CN104010926B - 具有后底板和横梁的机动车车身

Info

Publication number: CN104010926B
Application number: CN201280062775.0A
Authority: CN
Inventors: M·贡达; T·魏斯
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2032-11-27
Also published as: WO2013092133A1; US20140300138A1; CN104010926A; DE102011089044A1; US9371095B2

Abstract

本发明涉及一种具有车身中间结构的机动车车身。所述车身中间结构具有后底板和与该后底板相连接的横梁，所述后底板和横梁由纤维增强的塑料制成，其中，横梁(5、6；305)的上端部区域(52、6；352)与后底板(3；303)的前端部区域(32；332)一起形成一个封闭的空心型材。所述横梁优选在左侧纵梁与右侧纵梁之间延伸。所述机动车车身可以是自承载的。

Description

具有后底板和横梁的机动车车身

技术领域

本发明涉及一种具有车身中间结构的机动车车身，所述车身中间结构具有后底板和横梁。

背景技术

机动车车身、特别是自承载的机动车车身通常由钢制成。还已知在骨架结构形式的车身中，框架结构由钢或铝制造并且在框架构造中使用由塑料制成的板元件。例如文献DE102006052992A1公开了一种用于机动车车身之底板的框架结构，所述底部具有中间通道、脚踏板和侧向的车门槛，所述中间通道、脚踏板和侧向的车门槛都属于由高强度的钢构成的框架结构。前底板、即脚踏板之前的底板和后底板、即脚踏板之后的底板由塑料构成，所述塑料局部地用金属加强，以改善在碰撞时的抗撞击性/强度。

发明内容

现在，本发明的目的是实现一种具有车身中间结构的机动车车身，所述车身中间结构更轻并且具有所需的抗碰撞强度。

该目的通过一种具有车身中间结构的机动车车身而实现，所述车身中间结构具有后底板和与该后底板相连接的横梁，其中，所述后底板和横梁由纤维增强的塑料构成，其中，横梁的上端部区域与后底板的前端部区域一起形成一个封闭的空心型材。

在后底板与横梁之间的连接可以优选为粘合连接，即，后底板可以与横梁粘合。

通过将纤维增强的塑料用于后底板和与该后底板相连接的横梁，在满足在正常车辆运行中对车身中间结构的刚度的要求以及当侧向碰撞/侧向撞击时对车身中间结构的强度和能量吸收能力的要求的同时，车身中间结构明显更轻。

根据本发明，在机动车车身中，横梁优选在左侧纵梁与右侧纵梁之间延伸。

后底板同样可以优选在左侧纵梁与右侧纵梁之间延伸。

横梁还可以与左侧纵梁和右侧纵梁粘合。后底板同样可以优选与左侧纵梁和右侧纵梁粘合。

根据本发明的一种进一步改进方案，在机动车车身中，纵梁设置在前底板和后底板之间。横梁的上端部可以与后底板连接。此外，横梁的下端部可以与前底板连接。所述连接优选构成为粘合连接。

根据该进一步改进方案，横梁的上端部可以与后底板的上侧或下侧连接。在此，横梁的包括横梁上端部的上端部区域与后底板的前端部区域可以构成为搭接的。

横梁的上端部区域与后底板的前端部区域可以一起形成一个封闭的空心型材。在封闭的空心型材的情况下，在横梁与后底板之间有至少两个连接区域、例如粘合区域。于是特别是例如后底板的前端部与横梁上端部区域的开端相连接并且横梁的上端部与后底板的前端部区域的开端相连接。

在横梁连接在后底板的下侧上的情况下，后底板的前端部区域可以在横梁的上端部区域上方延伸并搭接该上端部区域。

相反，在横梁连接在后底板的上侧上的情况下，后底板的前端部区域可以在横梁的上端部区域上方延伸并搭接该上端部区域。

封闭的空心型材在沿多个加载方向的刚度和强度方面比开放的型材更有利。通过将横梁和后底板这两个构件用于空心型材，仅需少量的构件。作为封闭的型材，在此是指在沿车辆纵轴和车辆垂向轴的方向的截面中封闭的型材。

根据一种进一步改进方案，横梁可以由彼此连接的前横梁元件和后横梁元件构成。

前横梁元件和后横梁元件可以相互在横梁的上部区域中搭接。所述搭接可以特别是在横梁的大致水平的区域中构成。所述搭接可以基本上在横梁的整个上部区域上延伸。

前横梁元件与后横梁元件的搭接可以特别是在横梁的上端部区域与后底板的前端部区域搭接的情况下构成在底板的前端部区域上方。特别是，前横梁元件与后横梁元件的搭接可以在横梁连同后底板的最高的区域上延伸。

在横梁的上部区域中的搭接导致在该区域中的材料增多并且可能显著地有益于横梁绕纵轴的抗弯强度。该提高的抗弯强度特别是在侧向碰撞中是必要的。

代替搭接，可以在横梁的上部区域中也使用较大的材料厚度。这不仅在横梁的一件式实施方案中、而且在横梁的多件式实施方案中都是可能的。

此外，在本发明的一种备选的进一步改进方案中，在机动车车身中，横梁连接在后底板的前端部区域上，并且后底板与前底板连接。特别是，根据该备选的进一步改进方案，横梁优选与后底板的前端部区域一起形成一个封闭的空心型材。

在该备选的进一步改进方案中，横梁也可以由至少两个相互优选在其连接位置上搭接的横梁元件、例如前横梁元件和后横梁元件组成。所述连接位置同样可以位于横梁连同后底板的最高区域上。

此外，在所有的进一步改进方案中优选中间通道的后端部连接在横梁或/和后底板上。

所述中间通道可以在整个车身中间结构上延伸。该中间通道是例如以倒U的形状跨越在右前底板和左前底板之间的间隙的区域，并且在该区域之下可以安置驱动元件和/或蓄能元件。

优选，所有上述的在构件之间的连接构成为粘合连接。也可以备选地使用其他连接技术或附加的连接技术。

在根据本发明的机动车车身中，主纤维方向沿车辆横向方向延伸。换句话说，后底板和横梁的多数纤维沿车辆横向方向定向。

后底板和/或横梁优选由多个单向的纤维层组成，其中，每个纤维层的纤维定向可以与车辆横向方向偏离最大约45°的角。此外，一个纤维层的纤维定向可以相对于另一个纤维层的纤维定向错开最大约90°。在此，至少一个纤维层的纤维定向可以优选沿车辆横向方向延伸。

例如，所述纤维增强的塑料由至少五个纤维层组成，其中，中间的纤维层沿车辆横向方向延伸，并且其他纤维层与中间的纤维层成约-45°或+45°的角延伸。例如，相对于车辆横向方向，第一纤维层成+45°的角延伸，第二纤维层成-45°的角延伸，第三纤维层成0°的角(即沿车辆横向方向)延伸，第四纤维层成-45°的角延伸并且第五纤维层成+45°的角延伸。

由此，达到沿机动车车身的横向方向以及略偏离于此的方向的特别高的强度。

此外，在根据本发明的机动车车身中，车身中间结构、即基本上整个车身中间结构由纤维增强的塑料构成。

优选地，所述机动车车身是自承载的。

优选地，所述机动车车身、即至少车身中间结构以所谓的壳式构造方式包含后底板和横梁地构造，其中，后底板和横梁形成所述壳式构造方式意义上的壳部。

车身中间结构至少在机动车的前轴与后轴之间的区域之内延伸。在前部区域中，车身中间结构以前端壁开始，并且在车身中间结构的后部区域中，车身中间结构以后分隔壁结束或者至少在后排座椅后方结束。车身中间结构特别是包括所谓的乘客舱。

此外，根据本发明的机动车车身优选是一种用于至少具有前排座位和后排座位的机动车的机动车车身，其中，后底板设置在后排座位的支承面下方。

所述纤维增强的塑料优选是碳纤维增强的塑料(CFK)。

横梁和后底板可以按注射模塑法制造，所述注射模塑法也被称为树脂注射法或树脂传递模塑法(RTM法)。在注射模塑法中例如将纤维半成品作为预制件放入到模具中。此后例如将树脂注入到闭合的模具中。但也可以使用其它的方法来制造横梁和后底板。

所有的方向说明，如上、下、前和后、横向方向等等当然参照机动车车身，如该机动车车身在正常运行中在车辆中安装和使用的那样。

附图说明

以下是附图的简要说明。

图1是根据本发明第一实施例的机动车车身的一部分、特别是后底板和与该后底板相连接的横梁的透视图，

图2是根据本发明第一实施例的后底板和与该后底板相连接的横梁的透视的分解视图，

图3是根据本发明第一实施例的后底板和与该后底板相连接的横梁的示意性剖视图，

图4是根据本发明第一实施例的车身中间结构与车身后部结构的一部分的透视图，

图5是根据本发明第二实施例的机动车车身的一部分的、特别是后底板和与该后底板相连接的横梁的透视图，

图6是根据本发明第二实施例的后底板和与该后底板相连接的横梁的透视的分解视图，

图7是根据本发明第二实施例的后底板和与该后底板相连接的横梁的示意性剖视图，

图8是根据本发明第三实施例的后底板和与该后底板相连接的横梁的示意性剖视图，

图9是根据本发明第四实施例的后底板和与该后底板相连接的横梁的示意性剖视图。

具体实施方式

以下详细描述本发明的诸实施例。

图1至图4示出了本发明的第一实施例。

图1特别是以透视图示出与横梁5、6连接的后底板3。横梁5、6由前横梁元件5和后横梁元件6组成，如由图2的示意性分解视图和图3的剖视图可见。

如示例性地在图3的示意性剖视图中所示，前横梁元件5由基本上竖直的或至少稍微向后倾斜的、至少包括横梁的上端部区域52一部分的区域和基本上水平的或至少稍微向下倾斜的、是上端部区域51一部分的区域51组成。所述基本上竖直的区域具有用于中间通道的切口54，如在图1和图2中可见。前横梁元件5也可以被称为脚踏板。后横梁元件6由基本上水平的区域63以及在其上连接的、倾斜向下且向后延伸的区域62组成。前横梁元件5的水平的区域51与后横梁元件6的水平的区域63几乎在它们的整个面上搭接并且相互粘合。此外，后底板3在其凸缘状的端部31上与前横梁元件5粘合，即与上端部区段52的开端粘合。此外，后横梁元件6在其后部的、根据本发明是横梁上端部的凸缘状的端部61上与底板3的上侧在后底板3的前端部区段32中粘合。因此，前横梁元件5、特别是区段52和51、后横梁元件6以及后底板3、特别是后底板3的前端部区段32形成一个封闭的型材。由此获得在侧向碰撞的情况下特别坚固的、具有高强度的构造。

图4是示出后底板3与横梁5、6在车身中间结构1与车身后部结构21的邻接的元件上连接的透视图。

前横梁元件5特别是与中间通道17连接。中间通道17在车身中间结构1的乘客舱之内从车身中间结构1的未示出的前端壁延伸直至前横梁元件5。此外，左纵梁7或右纵梁8构造在横梁5、6的左侧和右侧。横梁元件5、6经由凸缘状的突出部与左侧纵梁7和右侧纵梁8粘合。

此外，左前底板9和右前底板10与横梁的、特别是横梁元件5的凸缘状的下端部53粘合。左前底板9在中间通道17、横梁元件5的下端部53和左侧纵梁7之间延伸。与此相应地，右前底板10在中间通道17、右侧纵梁8和前横梁元件5的下端部53之间延伸。

后底板3具有整体构造的中间通道39，该中间通道至少部分地在中间通道17的延续部中构成。除此之外，后底板3整体地过渡到基本上竖直延伸的后分隔壁37中。亦可称为后端壁的分隔壁37属于车身中间结构1的后端部。

分隔壁37从左轮罩支架15延伸至右轮罩支架16并且与这些轮罩支架粘合。左纵梁7与左轮罩支架15连接并且右纵梁8与右轮罩支架16连接。右或左轮罩支架15、16从分隔壁后的相应的纵梁延伸到未示出的右后轮或左后轮。轮罩支架15和16故而从相应的纵梁向上并且然后在后轮上方向后延伸。

轮罩支架15和16是后部结构21的一部分，所述后部结构在分隔壁37后方开始。

后底板3和后分隔壁37也可以相互分开地构造。

若中间通道17和/或中间通道39不是必要的，也可以去掉其。

此外，横梁元件5和6可以相互整体地构造。

此外，后底板3和前底板9、10设置在不同的水平上，即，后底板3比前底板9、10在较高的水平上延伸。原则上，设置在大致相同的水平上也是可想到的。

以下借助于图5至图7说明本发明的第二实施例。特别是说明第二实施例相对于第一实施例的区别，其中，基本上省去对共同点的描述。

如在图5和6中所示，与第一实施例不同，底板103在其前端部区域132上基本上竖直向下延伸并且在那里与前底板109或110连接。横梁由左横梁元件105和右横梁元件106组成，所述左和右横梁元件在后底板103的前端部区域132的中间通道切口134的左侧和右侧连接在底板103的前端部区域132上或者说与之连接。横梁元件105、106与后底板103一起、即特别是与后底板103的前端部区域132一起形成一个封闭的型材，如在图7中可见。横梁元件105(106)在其上端部151(161)上及其中部155(165)与后底板103的前端部区域132粘合。此外，横梁元件105(106)的下端部153(163)与前底板109(110)粘合。

因此在第二实施例中，后底板103的前端部区域132、横梁105(106)的上端部区域152——但还有横梁的下端部区域——也形成一个封闭的型材。

如在第一实施例中一样，在第二实施例中所有上述元件彼此粘合。特别是左和右横梁元件105、106与未在图中示出的中间通道或与未在图中示出的左或右纵梁粘合。

根据第二实施例，横梁元件105和106通过中间通道彼此分隔开。但横梁元件相互间整体地构造也是可能的，如果没有中间通道，或如果所述横梁元件在中间通道上延伸的话。

以下参照图8说明本发明的第三实施例，该图示出本发明的第三实施例的示意性剖视图，其中，基本上仅对与第一和第二实施例的区别进行说明。

根据本发明的第三实施例，后底板203与横梁205、206连接。特别是，横梁205、206基本上构造成“U”形。横梁在“U”的自由的腿部上与后底板203的前端部区域232的上侧连接。横梁由前横梁元件205和后横梁元件206组成，所述前和后横梁元件在它们各自的基本上水平的区域251或263上类似于第一实施例地相互搭接地彼此连接、即粘合。由此实现相当于第一实施例的效果。横梁元件205的下端部253形成“U”的一个自由腿部的端部并且横梁元件206的凸缘状的端部261形成“U”的一个自由腿部，它们分别与后底板203的前端部区域232连接。

此外，后底板203的前端部231类似于第二实施例地与前底板209或210连接。

如在第一和第二实施例中一样可以构成有中间通道。

此外，后底板203可以如在第一和第二实施例中一样与后分隔壁整体地构造。

以下参照图9说明本发明的第四实施例，该图类似于图3、7和8地示出一个竖直的、沿纵向方向延伸平面的示意性剖视图，其中，基本上仅对相对于第一至第三实施例的区别进行说明。

后底板303与横梁305连接。特别是，横梁305的上端部351粘合在后底板303的前端部区域333的下侧上。此外，后底板303的前端部331与横梁305的上端部区域353连接。后底板303的前端部区域333与横梁305的上端部区域353这样地相互搭接，即，它们根据图9形成一个封闭的空心型材。除此之外，横梁305的下端部355与前底板309(310)粘合。

在所有实施例中，自承载的车身结构、特别是车身中间结构，通过横梁和后底板获得。不仅横梁、而且后底板均由纤维增强的塑料构成。横梁和后底板是自承载的车身结构的壳式构造方式的组成部分。

相应的由纤维增强的、特别是碳纤维增强的塑料制成的元件是以所谓的树脂传递模塑法(RTM法)制造的。

在此，纤维半成品、尤其是由碳纤维垫制成的预制件被放到相应的模具中并用例如由树脂和硬化剂组成的塑料物料包围注射。

碳纤维垫构成为五层的，其中，第一个垫的纤维定向与车辆横向方向约成45°角延伸，第二个垫的纤维定向与车辆横向方向约成-45°角延伸，第三个垫的纤维定向沿车辆横向方向、即以约0°的角延伸，第四个垫的纤维定向与车辆横向方向约成45°角延伸并且第五个垫的纤维定向沿车辆横向方向约成+45°角延伸。

本发明的机动车车身是为具有两排座椅的机动车辆而构造的，其中，后排座椅在后底板上方延伸。

总之，机动车车身的机动车中间结构以壳式构造方式用由碳纤维增强的塑料制成的元件构成。车身中间结构的所有壳式元件彼此粘合。

Claims

1.具有车身中间结构(1；101)的机动车车身，所述车身中间结构具有后底板(3；103；203；303)和与该后底板相连接的横梁(5、6；105、106；205、206；305)，所述后底板和横梁由纤维增强的塑料制成，其中，横梁(5、6；305)的上端部区域与后底板(3；303)的前端部区域(32；332)一起形成一个封闭的空心型材。

2.根据权利要求1所述的机动车车身，其中，横梁(5、6；105、106；205、206；305)在左侧纵梁(7；107)与右侧纵梁(8；108)之间延伸。

3.根据权利要求1或2所述的机动车车身，其中，横梁(5、6；305)设置在前底板(9、10；309、310)和后底板(3；303)之间，而且横梁(5、6；305)的上端部(61；351)与后底板(3；303)连接。

4.根据权利要求3所述的机动车车身，其中，横梁(5、6；305)的下端部(53；353)与前底板(9、10；309、310)连接。

5.根据权利要求3所述的机动车车身，其中，横梁(5、6；305)的上端部(61；351)与后底板(3；303)的上侧或下侧相连接并且横梁(5、6；305)的上端部区域与后底板(3；303)的前端部区域(32；332)构造成搭接的。

6.根据权利要求3所述的机动车车身，其中，横梁由彼此连接的前横梁元件和后横梁元件构成。

7.根据权利要求6所述的机动车车身，其中，前横梁元件和后横梁元件在横梁的上部的区域(51、63)中相互搭接。

8.根据权利要求1或2所述的机动车车身，其中，所述横梁(105；205、206)连接在后底板(103；203)上并且后底板(103；203)与前底板(109、110；209、210)连接。

9.根据权利要求1或2所述的机动车车身，其中，多数纤维沿车辆横向方向定向。

10.根据权利要求1或2所述的机动车车身，其中，所述机动车车身是自承载的。

11.根据权利要求7所述的机动车车身，其中，所述横梁的上部的区域(51、63)基本上水平延伸。

12.根据权利要求8所述的机动车车身，其中，横梁(105；205、206)与后底板(103；203)的前端部区域(132；232)一起形成一个封闭的空心型材。