CN105764777A - 用于机动车辆的前车体模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的前车体模块(1)，所述模块包括：一个挡风玻璃框架(3)，该挡风玻璃框架具有一个左侧A柱(5)、一个右侧A柱(7)和一个连接所述A柱(5，7)的顶部横梁(9)；一个端壁(11)，该端壁在该挡风玻璃框架(3)的下面，其中该端壁(11)提供该机动车辆的乘客舱的前定界；以及，一个仪表面板支撑件(13)。该右侧A柱(7)、该左侧A柱(5)、连接所述A柱(5，7)的顶部横梁(9)、该端壁(11)以及该仪表面板支撑件(13)被集成在该前车体模块(1)中。

Description

用于机动车辆的前车体模块

本发明涉及一种用于机动车辆的前车体模块，包括：一个挡风玻璃框架，该挡风玻璃框架具有一个左侧A柱、一个右侧A柱和一个连接所述A柱的顶部横梁(Dachholm)；一个端壁，该端壁在该挡风玻璃框架的下面，其中该端壁提供该机动车辆的乘客舱的前定界；以及，一个仪表面板支撑件。

车体通常包括：一个前模块，在该前模块中例如容纳机动车辆的引擎；一个中心模块，具有乘客座椅；以及一个后模块，例如在豪华轿车的情况下后模块是行李箱或在客货两用车的情况下后模块是负载区域。

车体通常由钢制成，其中车体具有支撑地板结构，该支撑地板结构在中心体模块的区域中被制成为地板面板(Boden-platte)。在地板面板上，然后稍后安装用于驾驶员和副驾驶员的座椅，且可选地后部长椅。在现代机动车辆的情况下，机动车辆的侧模块(例如，挡泥板、A柱、B柱和C柱)被侧向地附接到支撑结构。A柱、B柱和C柱通过横向支撑件连接至彼此且支承车辆顶部。此外，在每种情况下，在A柱和B柱之间以及在B柱和C柱之间通常有顶部横梁。车体的个体部件通常被焊接到彼此，且为了给它们提供足够的耐腐蚀性，必须随后在生产工艺中被设置有涂层。此外，腔必须被密封，以便没有水和尤其促进腐蚀的盐可以进入。

为了节省用于使机动车辆移动的能量，当前必须努力减少车辆的重量。这是可能的，例如，通过使用密度低于钢的材料，例如，塑料。特别地，非承载部件当前由塑料制成。机动车辆车体的目前结构的另一个缺点在于，实现足够稳定性所需要的大量材料同样导致较高的重量。

因此，本发明的一个目标是提供如下一种前车体模块，该前车体模块被配置为允许基于材料节省和材料选择实现比在常规中心车体模块的情况下更低的重量，且可以以容易的方式将该前车体模块连接到中心车体模块。

通过如下一种用于机动车辆的前车体模块实现该目标，该前车体模块包括：一个挡风玻璃框架，该挡风玻璃框架具有一个左侧A柱、一个右侧A柱和一个连接所述A柱的顶部横梁；一个端壁，该端壁在该挡风玻璃框架的下面，其中该端壁提供该机动车辆的乘客舱的前定界；以及，一个仪表面板支撑件，其中该右侧A柱、该左侧A柱、连接所述A柱的顶部横梁、该端壁以及该仪表面板支撑件被集成在该前车体模块中。

A柱和连接A柱的顶部横梁、端壁以及仪表面板支撑件在此情况下可以一件式地或作为不止一个部分集成在该前车体模块中。

A柱、顶部横梁、端壁以及仪表面板支撑件的集成实现前车体模块的附加加固，以使得可以节省用于前模块上的增强元件的附加材料。此外，这允许稳定的前车体模块的创建，然后可以以容易的方式将该前车体模块连接到中心模块。这允许前车体模块、中心车体模块和后车体模块的单独生产。作为结果，使车体的模块化结构成为可能，以使得任何期望的前模块、中心模块和后模块可以彼此结合，只要前模块到中心模块的连接点处的尺度以及从中心模块到后模块的连接点处的尺度一致。

另一个优点在于，除材料节省之外，可以使用替代材料。对应的替代材料是例如聚合物材料。这些聚合物材料允许前模块的重量的进一步减少。在本发明的范围内，聚合物材料不仅包括未增强聚合物，而且包括增强聚合物以及包括聚合物基体的复合材料。

根据车辆概念，前车体模块还可以包括一个用于机动车辆的驱动单元的安装件(Aufnahme)。对应的驱动单元是例如内燃机或中心电动马达。在例如通过轮毂马达驱动或其中驱动模块被安置在后面的机动车辆的情况下，前车体模块还可以包括一个行李舱或例如用于蓄电池的安装件。出于此目的，例如可能在前车体模块上设置一个地板面板和挡泥板以及对应地可移动的盖，该盖通常被称为引擎罩。这些同样可以一件式地连接到A柱、顶部横梁和端壁。替代地，还可能在此设置单独的附件。如果地板面板、挡泥板和引擎罩被设置为单独的部件，则前车体模块代表机动车辆的乘客舱的前定界。然而，优选的是，如果前车体模块包括用于车体前端的所有承载部件。非承载部件(例如，放置在对应的支撑件上的挡泥板或引擎罩)然后可以以模块化方式对应地附接且还例如通过对应的安装(例如通过夹牢)被可更换地装配，以使得以此方式机动车辆的容易改型是可能的。

合适的横梁可以例如被设置为用于驱动单元或行李箱以及用于紧固挡泥板的支撑件。这些横梁可以被整体地连接到前车体模块或替代地可松脱地连接到前车体模块。然而，整体形配合连接(formschlüssigeVerbindung)(例如，通过粘合或焊接)是优选的。替代地，力配合连接(kraftschlüssigeVerbindung)(例如，通过铆接或螺钉固紧)也将是可能的。

在本发明的一个实施方案中，A柱和顶部横梁被形成为中空体且一个用于供给空气的通道和一个线缆束分别被集成在所述A柱和顶部横梁中。此通道例如可以作为单独的部件插入到所述A柱和该顶部横梁内，但是优选地是将所述A柱和该顶部横梁制成为中空体，以使得它们可以直接用作通道。通过用于供给空气的通道和线缆束集成到所述A柱和该顶部横梁内可以避免附加部件，且此外作为结果例如可以通过线缆的布线以容易的方式将电气部件连接在所述A柱和顶部横梁中。还可以实现任何期望的通风概念，其中通风出口可以设置在所述A柱和该顶部横梁的区域中的任何期望的位置处。这允许例如没有任何气流地将空气进给到乘客舱内。

为了为乘客舱供应新鲜空气，还优选的是如果用于新鲜空气的进给通道被形成在在挡风玻璃框架的下面的端壁中。新鲜空气然后可以通过进给通道经由合适的通风出口进入乘客舱。如果用于进给新鲜空气的通道被设置在所述A柱和该顶部横梁中，则用于新鲜空气的进给通道优选地被连接到所述A柱和该顶部横梁中的通道，以使得新鲜空气经由所述进给通道进入所述A柱和该顶部横梁中的通道内。

如果新鲜空气可以通过所述A柱进入乘客舱，则可能例如在所述A柱内形成开口，通过所述开口新鲜空气能够流出用于供给空气的通道进入该乘客舱内。所述开口在此情况下可以以任何期望的配置来实施。例如，可以设置大量的小开口或若干个较大的开口。在此任何期望的配置是可能的，具体地，可能例如在附加制造(additivenFertigung)过程中配置用于新鲜空气的出口开口。这还使实现复杂的3D网格结构成为可能，3D网格结构使扩散通风成为可能或通过3D网格结构不同的通风区域可以被实施在乘客舱中。

在前车体模块的一个实施方案中，用于后视镜的镜支撑件被形成在顶部横梁上。此镜支撑件优选地同样一件式地连接到顶部横梁。该镜支撑件可以附加地包括一个用于供给空气的通道且具有开口，通过所述开口新鲜空气能够离开顶部横梁中的用于供给空气的通道。通过镜支撑件中的用于新鲜空气的开口，可能的是，例如，进给温暖空气，在冬天可以通过温暖空气实现前窗的快速除霜。此外，借助于镜的基座中的通风开口可能进一步适配机动车辆的通风区域。

在一个特别优选的实施方案中，A柱、顶部横梁、端壁以及仪表面板支撑件由包含塑料的材料制成。包含塑料的合适的材料尤其是纤维增强塑料，有机板或夹层结构。

对应的夹层结构包括例如两个纤维增强塑料或金属片材，在所述片材之间引入泡沫。

如果纤维增强塑料被用于生产A柱、顶部横梁、端壁以及仪表面板支撑件，热塑性基纤维增强塑料特别优选地被用作基体材料。使用的纤维可以是短纤维、长纤维或连续纤维。如果使用的纤维是连续纤维的形式，则可能将它们用作无纺织物(Gelege)、针织织物、机织织物、或是随机的形式。如果以无纺织物、机织织物或针织织物的形式使用连续纤维，则可能将多层纤维定位在彼此的顶部上。在纤维无纺织物的情况下，单个层的纤维可相对于彼此扭转。

特别优选的是采用无纺织物形式的纤维。

例如适合作为用于纤维的材料是玻璃纤维、碳纤维、钛酸钾纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维。特别适合作为用于这样的纤维增强塑料的基体的聚合物材料是聚酰胺(PA)、聚氨酯(PU)、聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)。聚酰胺或聚氨酯在此是特别优选的。

可以通过将线网引入到单个部件(尤其是A柱、顶部横梁和端壁)中实现附加增强。线网的丝线在此情况下优选地由金属制成。为此，合适的金属例如是钢、铝或镁。特别优选地使用钢作为该金属。

如果A柱、顶部横梁、端壁和/或仪表面板支撑件由夹层结构制成，该夹层结构尤其是以中间引入泡沫的双壳结构的形式，或替代地还完全由金属制成，该金属优选地选自钢、铝或镁。

然而，对于该双壳结构，纤维增强聚合物也是优选的。

在双壳结构(即，夹层结构)的情况下，在纤维增强塑料或金属的两个壳之间引入的泡沫优选地是聚合物泡沫。合适的聚合物泡沫是例如基于聚氨酯(PU)、聚醚砜(PES)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)或聚酯的闭孔泡沫或开孔泡沫。

为了获得包括A柱、顶部横梁、端壁以及仪表面板支撑件的一件式结构，它们优选地被形配合地连接到彼此。特别优选地，A柱、顶部横梁、端壁以及仪表面板支撑件被焊接到彼此。然而，除焊接连接之外，替代地还可能将单个部件粘合到彼此。替代地，它们还可以被力配合地连接到彼此，例如，通过铆接或螺钉固紧。

在本发明的一个特别优选的实施方案中，仪表面板支撑件具有开孔塑料材料的涂层。这样的涂层例如在BASFSE的商标名称下可获得。这涉及可以被施加例如到PU蒙皮(Haut)的表面涂层技术。这样的开孔结构允许将电容性开关和/或照明显示元件安置在开孔塑料材料的涂层下面。这使完全封闭的仪表面板成为可能，不需要可见的交接(Fugen)或间隔。例如可以通过对应的合适的照明实现将开关安置在开孔塑料材料的涂层下面。如果使用电容性开关，则还可能通过简单地触动来致动它们。不必设置必须被按压的可见的隆起部。

为了满足乘客舱的触感要求，还可能将合适的聚合物泡沫(例如，聚氨酯泡沫)的垫料特别地施加到仪表面板支撑件，且随后将它设置有合适的表面涂层。出于此目的，还可能例如由未膨胀的柔性聚合物材料或由开孔聚合物例如制成该表面。

为了生产整体车辆，前车体模块然后被连接到中心模块和后模块。该前车体模块在此被配置为使得中心车体模块可以被形配合地连接到前车体模块，例如，通过焊接或粘合。前车体模块和中心车体模块的力配合连接(例如，通过螺钉固紧或铆接)也将是可能的。

在前车体模块和中心车体模块的形配合连接的情况下，特别优选的是将它们粘合到彼此。

在图中表示了本发明的示例性实施方案且在下文的描述中详细阐述了本发明的示例性实施方案。

在图中：

图1示出一个前车体模块的三维表示，

图2.1到图2.4示出A柱中的通风开口的多种配置，

图3示出一个镜基座，

图4示出从车辆内部空间看前车体模块的视图。

图1示出根据本发明形成的前车体模块的三维表示。

前车体模块1包括挡风玻璃框架3，该挡风玻璃框架具有左侧A柱5和右侧A柱7以及连接A柱5、7的顶部横梁9。它还包括在挡风玻璃框架3的下面的端壁11和在图1中仅示意性地示出的仪表面板支撑件13。

该前车体模块还优选地被配置为使得它可以被连接到一个对应地形成的中心车体模块。前车体模块1到该中心车体模块的连接优选地通过焊接或粘合发生。附加地或替代地，用螺钉固紧或铆接前车体模块1和中心车体模块也是可能的。

包含塑料(例如——如上文所描述的——纤维增强塑料、有机板或夹层结构)的材料优选地用作用于前车体模块1的材料。

如果将支撑件15形成在前车体模块上在端壁11的区域中，则对于配置机动车辆的前区域也是有利的。例如前挡泥板可以被附接到横向支撑件15。此外，横向支撑件15可以被用于配置车辆的前区域，例如用于模制用于驱动单元或替代地还用于接收待被运输的物品的空间。

如果横向支撑件15被配置为中空体，如图1中表示的，则也是有利的。在此情况下，可能的是，所述横向支撑件可以同时充当一个用于进给新鲜空气的开口。还优选的是，将A柱5、7和顶部横梁9配置为中空体，然后这些能够被形成为通道，新鲜空气流经该通道且可以经由合适的通风开口进入机动车辆的内部空间。此外，机动车辆的操作和控制所需要的电气线路也可以铺设在形成为中空体的A柱5、7和顶部横梁9内。

在图1中表示的实施方案中，还形成在挡风玻璃框架3上的是凹处17，该凹处被配置为使得它可以接收挡风玻璃(在此未表示)，其中挡风玻璃通常粘合在凹处17中。由于挡风玻璃在挡风玻璃框架3中的粘合，附加地增强了前车体模块1。

在图2.1到图2.4中表现了A柱中的通风开口的多个实施方案。以实施例的方式，图2.1到图2.4中的表示在每种情况下基于右侧A柱7而实现。然后优选地关于在此示出的右侧A柱7镜面对称地配置左侧A柱5。

在此表示的实施方案中，多种配置的通风开口19被形成在A柱中。通风开口19的任何期望形式和配置在此是可能的。例如，它们可以包括多种尺寸的孔，通过多种尺寸的孔可以呈现多种结构和配置。开口还可以被选择成足够小以产生多孔表面且作为几乎察觉不到的通风开口19。除孔之外，还可能以狭缝的形式配置通风开口19且以任何期望的安排使狭缝关于彼此安排。狭缝和圆形孔的组合也是可能的。狭缝在此情况下还可以描述曲线或角度。这允许通风开口19的多种配置。A柱中的通风开口19的自由配置的另一个优点是，由此也能够实现机动车辆内部空间的大体上无气流的通风。还可能形成不同的通风区域，这是因为例如在A柱5、7的长度上通风开口的尺寸和数目是不同的。

优选地，通过也被称为“快速原型(RapidPrototyping)”的附加制造实现通风开口19的形式。在附加制造中，通过逐层施加材料建造部件。可以实现附加制造的对应的方法是例如3D印刷、立体平版印刷或激光烧结。

附加制造允许形成复杂的三维结构，允许扩散通风。

除如图2.1到图2.4中表示的A柱5、7中的通风开口之外，当然也能够在顶部横梁9或在仪表面板支撑件13中设置对应的通风开口。通风开口19在前车体模块1中的任何期望的位置处的安排同样允许多种通风概念的实施，且尤其是扩散通风，且因此没有任何气流地将空气进给到乘客舱内。

镜基座21优选地被附接到前车体模块1的顶部横梁9。在图3中以实施例的方式表示了这样的镜基座。

当包含有塑料的材料形成前车体模块时，同样可能以任何期望的配置来实施镜基座21。如果镜基座21被配置为中空体也是有利的。镜基座然后可以被连接到同样中空配置的顶部横梁9，以使得顶部横梁9和镜基座21同样用于通风。在此情况下，可能的是例如，如图3中表示的，将附加空气通风口23集成在该镜基座中。在此表示的实施方案中，空气通风口23被向下引导，且因此可以用于例如前窗的快速除霜，或者如果前窗被蒙上薄雾，用于使前窗通风以迅速地提供到前方的清楚视野。

如上文针对A柱5、7中的通风开口19所描述的，同样优选地通过快速原型配置镜基座21处的空气通风口23，以使得空气通风口23的开口可以被配置成单独地适于车辆形状。除被对准以使得流动被引导到前窗上以实现蒙上薄雾的或被霜覆盖的窗的更快速的清除之外，当然还可能将空气通风口23的开口引导到内部空间以使得它们可以被用于内部空间的附加通风。

在图4中例如以从车辆的乘客舱的视角表示了一个前车体模块。

在此情况下，仪表面板25已经被插入到仪表面板支撑件13中。仪表面板25优选地涂覆有开孔塑料材料。这样的开孔塑料材料一方面具有令人舒适的感觉，另一方面能够例如将显示元件27或其他开关安置在开孔塑料材料的涂层的下面，其中所述显示元件通过该开孔塑料材料显现。这允许均匀、平滑的表面，且不需要交接或间隔。如果开关被容纳在开孔塑料材料的涂层的下面，则它们优选地是电容性的，即，没有可视的开关，但是代替地开关通过简单地触摸而被致动。

标号列表：

1前车体模块

3挡风玻璃框架

5左侧A柱

7右侧A柱

9顶部横梁

11端壁

13仪表面板支撑件

15横向支撑件

17凹处

19通风开口

21镜基座

23空气通风口

25仪表面板

27显示元件

Claims (12)

1.一种用于机动车辆的前车体模块(1)，包括：一个挡风玻璃框架(3)，该挡风玻璃框架具有一个左侧A柱(5)、一个右侧A柱(7)和一个连接所述A柱(5，7)的顶部横梁(9)；一个端壁(11)，该端壁在该挡风玻璃框架(3)的下面，其中该端壁(11)提供该机动车辆的乘客舱的前定界；以及，一个仪表面板支撑件(13)，其中该右侧A柱(7)、该左侧A柱(5)、连接所述A柱(5，7)的顶部横梁(9)、该端壁(11)以及该仪表面板支撑件(13)被集成在该前车体模块(1)中。

2.根据权利要求1所述的前车体模块(1)，其特征在于，所述A柱(5，7)和该顶部横梁(9)被形成为中空体，且一个用于供给空气的通道和一个线缆束被集成在所述A柱(5，7)和该顶部横梁(9)中。

3.根据权利要求1或2所述的前车体模块，其特征在于，用于新鲜空气的进给通道被形成在该挡风玻璃框架(3)的下面的该端壁(11)中。

4.根据权利要求2或3所述的前车体模块，其特征在于，在所述A柱(5，7)中形成有开口，通过所述开口新鲜空气能够流出该用于供给空气的通道而进入该乘客舱内。

5.根据权利要求1到4中的任一项所述的前车体模块，其特征在于，所述A柱(5，7)、该顶部横梁(9)、该端壁(11)以及该仪表面板支撑件(13)由包含塑料的材料制成。

6.根据权利要求5所述的前车体模块，其特征在于，该包含塑料的材料是纤维增强塑料、有机板或夹层结构。

7.根据权利要求6所述的前车体模块，其特征在于，该夹层结构是由一个上片材和一个下片材以及在所述片材之间接收的聚合物泡沫构成的。

8.根据权利要求7所述的前车体模块，其特征在于，该上片材和该下片材在每种情况下是有机板。

9.根据权利要求1到8中的任一项所述的前车体模块，其特征在于，一个用于后视镜的镜基座(21)被形成在该顶部横梁(9)上。

10.根据权利要求9所述的前车体模块，其特征在于，该镜基座(21)包括一个用于供给空气的通道且具有开口(23)，通过所述开口新鲜空气能够离开该用于供给空气的通道。

11.根据权利要求1到10中的任一项所述的前车体模块，其特征在于，该仪表面板支撑件(13)具有一个开孔塑料材料的涂层。

12.根据权利要求11所述的前车体模块，其特征在于，电容性开关和/或照明显示元件(27)被安置在该开孔塑料材料的涂层的下面。