CN105377673B - 用于机动车白车身结构的支柱和机动车白车身结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车白车身结构的支柱(1)，所述支柱具有支柱体(3)，所述支柱体至少在第一区域(5)中包括第一材料并且在构成为加强区域的第二区域(7)包括第二材料，其特征在于，第一区域(5)通过锻造制造，并且加强区域通过加强衬层、加强核和/或加强芯构成，并且锻入、包围锻造、锻接或者一体成型在第一区域(5)中/上。此外，本发明涉及一种机动车白车身结构，所述机动车白车身结构具有按照本发明所述的支柱。

Description

用于机动车白车身结构的支柱和机动车白车身结构

技术领域

本发明涉及一种用于机动车白车身结构的支柱以及一种机动车白车身结构。

背景技术

已知支柱和用于制造这里所述类型的支柱的方法。一种已知的以壳式结构由钢制成的支柱具有多个构件，所述构件特别是由不同高强度的、坚固性的和/或延展性的钢板耗费地相互接合。也已知具有支柱体的支柱，所述支柱体至少局部地构成为铸件、例如轻金属铸件。也已知如下的支柱，所述支柱的支柱体由较高强度的板通过内高压成型构成。最后，按照一种尚未公开的在先技术已知一种中门柱，所述中门柱具有支柱体，所述支柱体通过整体成形、特别是通过锻造制造。已知的解决方案特别是在其材料特征方面和在其到机动车白车身结构的相邻部件的连接方面是值得改进的。

发明内容

本发明的任务在于，创造一种用于机动车白车身结构的支柱以及一种用于制造这样的支柱的方法，其中，不出现所提到的缺点。特别是，所述支柱具有改善的材料特性以及改善的到机动车白车身结构的相邻的元件的可连接性。本发明的任务也在于，创造一种具有相应的支柱的机动车白车身结构。

为了解决所述任务，提出一种具有如下所述的特征的用于机动车白车身结构的支柱。所述支柱具有支柱体，所述支柱体至少在第一区域内包括第一材料。支柱体至少在第一区域中通过锻造制造。所述支柱的特征在于，支柱体的至少一个第二区域包括第二材料，所述第二材料与第一材料不同。按照该方式，创造一种具有混合的支柱体的支柱，由此支柱的材料特性能够按照需要地协调并且特别是鉴于对于事故的设计来优化。特别是可以符合要求地构造抗拉强度、屈服极限、断裂伸长率和/或延展性并且由于混合的结构型式也可以局部地符合要求地来构造。

通过支柱的至少第一区域通过锻造构成，至少该区域具有高度压实的内部结构，所述内部结构完全是无缩孔的。由此产生相对于铸件提高的机械稳定性和在构件检查中的减少的耗费。在锻造中此外无问题的是，局部符合负载地设计支柱体的横截面，其中，中间支柱的至少第一区域可以具有变化的横截面尺寸和/或横截面形状。特别是能够局部符合负载地这样构造支柱体的横截面，使得受高的机械负载的区域具有与受低机械负载的区域相比更大的壁厚。因此不需要将支柱的所有区域按照在受最高机械负载的区域中所必需的壁厚来设计。而是能够符合需要构造壁厚。也可能的是，在锻造时至少在第一区域中设计内部结构的纤维结构，使得在受高的机械负载的区域中有针对性地定向纤维走向，由此这些区域获得特别高的机械稳定性和强度。特别是，在受高的机械负载的区域中的纤维走向与在受低机械负载的区域中的纤维走向有偏差地构成。在锻造时能够因此调整在经锻造的构件中的优化的力线。通过经锻造的区域的较高的强度和稳定性能够在整体上减小支柱体的壁厚，从而也可以构成具有比例如在铸件中所能达到的壁厚更薄的受最高机械负载的区域。在受低机械负载的区域中的壁厚可以进一步减小。在整体上能够因此显著地节省重量并且更为细长地构造支柱。由此也能够扩大对于驾驶员在支柱区域中的视角，因为支柱在整体上更为细长地构建。也提供更多的空间来登上车辆，特别是当支柱用于四座车辆的白车身结构时。在这种情况下特别是有更多的空间供使用，以便达到机动车的后部空间。

在经锻造的构件中也产生较低的再加工耗费，这节省制造成本。

按照本发明的支柱的特征在于，至少一个第二区域构成为加强区域，所述加强区域构成为加强衬层、加强核和/或加强芯。优选地，所述至少一个第二区域鉴于其形状和/或其在支柱体中或上的布置结构而与所要求的构件特性和/或支柱的预期的机械负载相协调。

所述支柱的一种优选的实施例包括多于一个第一区域，所述第一区域通过锻造制造。不同的第一区域可以分别包括相同的第一材料或者由该相同的第一材料组成。备选地可能的是，不同的第一区域包括不同的材料或者由不同的材料组成。

备选地或附加地，所述支柱优选可以包括多于一个第二区域。在此可能的是，不同的第二区域包括相同的第二材料。备选地可能的是，第二区域分别包括不同的第二材料，所述第二材料与所述至少一个第一区域的第一材料不同。

优选如下的支柱，所述支柱的特征在于，所述第一材料包括轻金属或轻金属合金，优选由轻金属或轻金属合金组成。优选地，第一材料包括铝或铝合金，或者所述第一材料由铝或铝合金组成。备选地或附加地，第一材料优选包括镁或镁合金，或者所述第一材料由镁或镁合金组成。通过选择用于第一材料的轻金属或轻金属合金能够进一步减少重量。这点考虑到轻结构构思。特别是当在支柱的与机动车白车身结构的相邻元件连接的连接区域中存在相应选择的第一材料，其中，相邻的元件包括轻金属或轻金属合金时，支柱与所述相邻的元件的接合相对于钢/轻金属的材料组合明显更为便利。因为这里是相同的或者至少相似的材料相互接合，所以可以使用标准接合方法，这在钢/轻金属、特别是钢/铝的材料对的情况下是不可能的。特别是可以设有铝合金7000与铝合金6000的材料对。对此，第一材料优选由铝合金7000或者由铝合金6000组成。

通过为所述第一材料选择轻金属或轻金属合金也避免氢脆化，所述氢脆化一般在使用至今特别是用于B柱的高强度钢的情况下出现。

也优选如下的支柱，所述支柱的特征在于，所述第二材料包括钢、特别是较高强度的钢，或者由钢、特别是由较高强度的钢组成。备选地或附加地，所述第二材料可以包括轻金属或轻金属合金，或者由轻金属或轻金属合金组成。特别是，所述第二材料可以包括铝或铝合金、优选EN-AW-7075，或者由铝或铝合金、优选EN-AW-7075组成。备选地或附加地，所述第二材料可以包括镁或镁合金，或者由镁或镁合金组成。备选地或附加地，所述第二材料可以包括纤维增强塑料，或者由纤维增强塑料组成。特别是，为所述第二材料选择轻金属或轻金属合金或者纤维增强塑料能实现支柱进一步重量减轻。

优选地，所述第二材料具有比第一材料更高的强度。在这种情况下，所述支柱体在第二区域中已经由于第二材料的材料特性而加强。例如可能的是，具有支柱体的、基本上包括轻金属的支柱具有集成的钢芯、特别是由较高强度的钢制成的钢芯，或者优选具有由较高强度的铝合金、例如EN-AW-7075制成的芯，其中，所述芯优选锻入到轻金属、由轻金属包围锻造(umschmieden)或者锻接或一体成型到轻金属上。优选也可能的是，所述支柱体包括至少一个由纤维增强塑料制成的加固衬层。纤维增强塑料优选具有玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、碳纤维、特别是绝缘的碳纤维和/或钢纤维。

备选地优选如下的支柱，所述支柱的特征在于，所述第二区域构成为功能区域。以混合结构型式制造的支柱因此优选可以包括集成的功能元件，例如用于座椅安全带自动伸缩器的容纳部或者连接或加强位置、安全带保持部、气囊保持部和/或用于窗玻璃起落器的马达。也可能的是，所述支柱作为第二区域包括用于锁的加强部、用于门铰链的加强部、固定销、螺纹套管、嵌入部或者插入部、特别是螺纹嵌入部，和/或包括门铰链本身的一部分、优选基板或支柱件。如果所述第二区域构成为功能区域，则该功能区域可以不受拘束地(zwanglos)集成到支柱中。由此避免单独部件并且省去接合步骤以及为此设置的工具和装置。借此可以节省制造成本、特别是物流成本。

也优选如下的支柱，所述支柱的特征在于，所述支柱构成为A柱、B柱或C柱。支柱优选构成为长支柱或者短支柱，特别是与所述支柱是设置用于带有坚固的车辆顶篷的车辆、特别是大轿车的机动车白车身结构还是设置用于具有可变顶篷的机动车、特别是敞篷轿车或者具有可取下的硬车顶的机动车无关。特别是对短支柱提出提高的机械要求，从而这里特别有利地产生支柱的改善的构件特性。

最后优选如下的支柱，所述支柱的特征在于，至少一个用于将支柱体连接到机动车白车身结构上的连接节点与支柱体一件式地构成。在此特别是在短的支柱的情况下优选仅一个连接节点设置在支柱的下面的区域中，所述支柱利用其优选与机动车白车身结构的纵梁或门槛和/或与横梁接合。长支柱优选具有两个用于连接到车顶框架和下面的纵梁和/或横梁上的连接节点。所述至少一个连接节点优选在整体成型时一体成型在支柱体上或者锻接到支柱体上。由此达到功能集成，其中，此外单独设置的和相互接合的构件在一定程度上被取代。由此对于在其中使用支柱的机动车白车身结构来说在整体上产生减少的部件数量，这能实现在物流中和在生产过程中的成本节省。亦即省去一般必需的接合步骤，以便将支柱体与所述至少一个连接节点接合。因为特别是省去在该区域中一般常见的钎焊或熔焊，所以也防止了热变形，由此正好在连接节点的区域中保持得到支柱的尺寸精确性和内部结构。以相同的方式省去了在支柱体和连接节点的两件式的构成中会存在的接合公差。机动车白车身结构的整体构造由此是特别尺寸精确的。

所述至少一个连接节点优选这样构成，使得所述至少一个连接节点可以借助于机械接合技术、优选螺纹连接和/或铆接以简单的方式与机动车白车身结构接合。为此，所述至少一个连接节点优选具有紧固器件、如孔或螺纹，其中，特别是孔优选可以在锻造时制造。特别是在模锻的情况下可能的是，凹口和/或孔借助于相应构成的锻模引入到要成型的支柱体中。不言而喻地，在支柱的一种实施例中也可能的是，将所述至少一个连接节点借助于其它接合技术、如优选钎焊、熔焊或者粘接而结合到机动车白车身结构中。

为了制造支柱，支柱体的至少一个第一区域由第一材料通过锻造制造。所述方法的特征在于，支柱体的至少一个第二区域由第二材料制造，所述第二材料与第一材料不同。按照该方式创造一种混合支柱，由此产生如下优点，所述优点已经与支柱相关联地进行了阐述。

优选如下一种方法，所述方法的特征在于，所述第一区域和第二区域相互力锁合、形状锁合和/或材料锁合地连接。优选地，第二区域锻入到第一区域中。备选地或附加地，第二区域锻接到第一区域上。备选地或附加地，第二区域利用第一区域包围锻造。在此，锻入(Einschmieden)是指第二区域完全被第一区域的材料所包围。锻接(Anschmieden)是指第二区域通过锻造接合到第一区域上，其中，例如第二区域可以具有孔，第一材料的材料由第一侧被挤压通过所述孔，其中，材料在第二侧上在背后接合第二区域，从而最终引起形状锁合和力锁合的连接。包围锻造(Umschmieden)是指第一区域的材料通过锻造局部地包围第二区域。备选地可能的是，第二区域以其他方式与第一区域接合，优选与所述第一区域螺纹连接、铆接、粘接、钎焊、咬合连接(clinchen)或者熔焊。不过特别优选如下的方法，在所述方法中，第一和第二区域共同地以混合锻造方法制造。

优选如下的方法，在所述方法中，至少所述支柱的第一区域通过热锻制造。在此，能达到较高的成型度。也优选所述方法的一种如下的实施形式，其中，至少支柱的第一区域通过半热锻/温锻制造。在此能实现比在热锻的情况下更低的成型度。最后，也优选如下的方法，其中，至少支柱体的第一区域通过冷锻制造。成型温度的选择在包括至少两种材料的混合柱的情况下取决于具有最低熔点的材料。所述熔点在轻金属、特别是铝或镁或者铝合金或镁合金的情况下约在650℃。已证明，在该数量级的温度的情况下钢生成氧化皮的可能性非常低。

也优选如下的方法，所述方法的特征在于，所述支柱在锻造期间和/或之后经受热处理。特别优选地，所述支柱在热锻期间和/或之后经受热处理。优选地，所述支柱经受局部的热处理。借助于局部的或部分的热处理而可能的是，在支柱中产生相应的局部的特征，其中，优选地可以在一侧构成延展性区域并且在另一侧构成高强度的区域。

一方面所述支柱的和另一方面所述方法的说明能够相互补充地理解。特别是优选如下的方法，所述方法的特征在于至少一个如下的方法步骤，所述方法步骤由支柱的实施例的至少一个特征、优选所述特征的组合来决定。相反地，优选所述支柱的如下的实施例，所述实施例的特征在于至少一个如下的特征，所述特征由所述方法的实施形式的至少一个方法步骤、优选方法步骤的组合来决定。所有与支柱相联系地所描述的方法步骤优选各自或相互组合地是所述方法的优选的实施形式的步骤。所有与所述方法相联系地所描述的特征优选各自或相互组合地是支柱的优选实施例的特征。

为了解决所述任务，最后也提出一种机动车白车身结构。所述机动车白车身结构的特征在于按照上述实施例之一所述的支柱。备选地，所述机动车白车身结构的特征在于借助于上述实施形式之一所述的方法来制造的支柱。因而在机动车白车身结构方面产生已经与所述支柱和所述方法相联系地描述的优点。

附图说明

以下借助附图更详细地阐述本发明。图中：

图1示出构成为长支柱的支柱的实施例的示意图，以及

图2示出构成为短支柱的支柱的实施例的示意图。

具体实施方式

图1示出支柱1的示意图，所述支柱构成为长支柱。该支柱具有一个支柱体3，所述支柱体在第一区域5中包括第一材料、例如轻金属或轻金属合金，其中，所述支柱体3在第一区域5中通过锻造制造。支柱体1这里包括三个第二区域7，这些第二区域包括第二材料，所述第二材料与第一材料不同。第二区域7优选构成为加固衬层，例如由较高强度的钢、较高强度的轻金属合金、特别是较高强度的铝合金或者由纤维增强塑料制成的加固衬层。在图1内中间的第二区域7这里构成为功能区域9，其中，所述功能区域特别是构成为门铰链区域。

支柱1的这里所示的实施例构成为B柱。其包括与支柱体3一件式地构成的、特别是在锻造时一体成型到支柱体上的或者由第一区域5的材料成型的上连接节点11，所述上连接节点设置用于将支柱1连接到机动车白车身结构的车顶框架上。

支柱1此外具有同样与支柱体3一件式构成的下连接节点13，所述下连接节点用于将支柱体3连接到在机动车白车身结构的底部区域中的纵梁和/或横梁上。下连接节点13也优选在锻造时由第一区域5的材料成型或者一体成型到所述材料上。

图2示出支柱1的实施例，所述实施例构成为短支柱。相同的和功能相同的元件配设有相同的附图标记，从而因此参照上述说明。支柱1的该实施例也优选构成为B柱。不过其仅具有下连接节点13，因为不设有到车顶框架上的连接部，机动车白车身结构在所述支柱1的实施例所针对设置的机动车中不包括所述车顶框架。

第二区域7在该实施例中优选也构成为加强区域和/或功能区域，其中，这些区域优选包括钢、较高强度的铝合金或纤维增强塑料作为第二材料。

整体上已证明，这里提出的支柱或者说借助这里所提出的方法制造的支柱具有特别有利的、优化的构件特性，其中，所述支柱同时能简单地且成本有利地制造以及同样简单地且成本有利地能与机动车白车身结构的相邻的元件连接。相应地也对于具有至少一个这样的支柱的机动车白车身结构产生特别有利的特性。

Claims (7)

1.一种用于机动车白车身结构的支柱(1)，该支柱具有支柱体(3)，所述支柱体至少在第一区域(5)中包括第一材料并且在构成为加强区域的第二区域(7)中包括第二材料，其特征在于，

第一区域(5)通过锻造制造，并且加强区域通过加强衬层、加强核和/或加强芯构成，并且锻入、包围锻造或锻接在第一区域(5)中/上。

2.按照权利要求1所述的支柱(1)，其特征在于，

所述第一材料包括轻金属或轻金属合金。

3.按照权利要求1或2所述的支柱(1)，其特征在于，

所述第二材料包括钢、轻金属或轻金属合金或者纤维增强塑料。

4.按照权利要求1或2所述的支柱(1)，其特征在于，

所述第二区域(7)构成为功能区域(9)。

5.按照权利要求1或2所述的支柱(1)，其特征在于，

所述支柱(1)构成为A柱、B柱或者C柱。

6.按照权利要求1或2所述的支柱(1)，其特征在于，

至少一个用于将支柱体(3)连接到机动车白车身结构上的连接节点(11、13)与支柱体(3)一件式地构成。

7.一种机动车白车身结构，该机动车白车身结构具有根据权利要求1至6之一所述的支柱(1)。