CN110015345B - 用于车辆的白车身的结构部件和相关的制造方法 - Google Patents

Abstract

用于车辆的白车身的结构部件(10)，其包括：框架(12)，其由至少两个分支件(16)形成，所述至少两个分支件(16)在至少一个连接区域(18)中彼此连接并且在最小应力区域中被至少一个间隙(20)彼此分离，其中框架(12)由第一复合材料制成，该第一复合材料包括浸渍有第一聚合材料的多个连续纤维，和与框架(12)一体化的本体(14)，所述本体在间隙(20)中延伸并且在最小应力区域中连接两个分支件(16)，其中本体(14)由第二材料制成，该第二材料不同于第一复合材料并且至少包括第二聚合材料，其中本体(14)与分支件(16)一体化。

Description

用于车辆的白车身的结构部件和相关的制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的白车身(BIW)的结构部件。

本发明还涉及一种制造这种结构部件的方法。

背景技术

白车身形成车辆的“骨架”，因此其经受显著的机械应变。构成白车身的结构部件因此必须具有特定的机械特性，特别是在刚性、可变形性、机械强度等方面。

为此，构成车辆的白车身的结构部件通常由焊接在一起的多个冲压钢的部件组成。由较轻材料制成但具有令人满意的机械特性的结构部件也是已知的，从而减少了车辆的重量以及使用期间所需的能量。

例如，在高端车辆中使用由压铸铝合金和镁制成的减振支撑件(shock tower)。然而，由于涉及制造成本，这些部件不能大批量生产。

还提出了复合材料部件的设计，以便减轻车辆的结构。在FR2967965中，包括增强肋的减振支撑件由填充有短纤维的一片热塑性材料制成。

然而，这种结构部件并不完全令人满意。事实上，这种材料不具有与金属材料相当的机械性能。连续纤维具有更好的机械性能，但它们意味着显著的制造成本和材料成本，这使得部件不适合大规模生产。

发明内容

本发明的目的之一是提出一种用于车辆的白车身的结构部件，所述结构部件具有与利用金属材料获得的机械性能相当的机械性能，但同时更轻、制造成本更低并且能够在工业上大规模生产。

本发明的目的在于一种用于白身体的结构部件，其包括：

-框架，所述框架由至少两个分支件形成，所述至少两个分支件在至少一个连接区域中彼此连接并且在最小应力区域中被至少一个间隙彼此分开，所述框架由包括多个连续纤维的第一复合材料制成，所述多个连续纤维浸渍有第一聚合材料，和

-本体，所述本体附接到框架，所述本体在所述间隙中延伸并且在最小应力区域中连接两个分支件，所述本体由不同于第一复合材料且至少包括第二聚合材料的第二材料制成，所述本体与分支件一体化。

框架使得所述结构部件具有与由金属材料制成的结构部件相当的机械性能，同时由于本体由较便宜的材料制成，因此保持了与大规模生产相兼容的成本。可以使用这样较便宜的材料的原因在于，本体在最小应力的区域中延伸，结构部件在所述最小应力的区域中的机械特性不如其在有框架延伸进入的区域(多个区域)中的机械特性那么重要。

根据本发明的部件可以单独地或以任何技术上可行的组合方式包括以下特征中的一个或多个特征：

本体在框架的至少一部分的连续部分中延伸；

结构部件包括至少一个模制在本体上和/或分支件上的插入件；

框架包括固定区域；

框架包含至少占20％体积的连续纤维；

结构部件旨在承受沿平均方向定向的应力，连续纤维中的大多数布置成限定了与所述平均方向成基本小于或等于10°的角度；

本体由利用短纤维(cut fiber)增强的聚合材料制成；和

结构部件还包括从框架和/或本体突出的增强肋。

根据另一方面，本发明还涉及一种减振支撑件组件，其包括减振支撑件本体和车轮罩，所述减振支撑件本体由上述类型的结构部件形成，所述车轮罩由聚合物复合材料制成并且集成到减振支撑件本体中，以便形成单件式部件和/或形成集成到减振支撑件本体中的至少一个增强件。

根据本发明的减振支撑件组件可以单独地或以任何技术上可行的组合方式包括以下特征中的一个或多个特征：

-至少一个增强构件由金属和连续纤维增强的聚合物复合材料中的至少一种构成；

-至少一个增强构件包括至少一个金属板或支架，和/或包括由连续纤维增强的聚合物复合材料构成的至少一个安装结构；

-至少一个安装结构包括减振支撑件盖部和/或悬架控制臂的安装凸缘，所述减振支撑件盖部构造成接收支柱部件；

-至少一个增强构件包括至少一个金属板和由连续纤维增强的聚合物复合材料构成的至少一个安装结构，所述减振支撑件组件还包括：在所述减振支撑件本体和所述至少一个金属板之间的第一包覆成型接口；和在所述至少一个安装结构和所述减振支撑件本体之间的第二包覆成型接口；

-由金属材料构成的至少一个金属板在第一包覆成型接口处集成到减振支撑件本体中，并且其中由连续纤维增强的聚合物复合材料构成的至少一个安装结构在第二包覆成型接口处集成到减振支撑件本体中；和

-减振支撑件组件包括第三包覆成型接口，其将螺母、紧固件和衬套中的至少一种集成到减振支撑件本体中。

本发明还涉及一种用于制造车辆的如上所述的白车身的结构部件的方法，其包括以下步骤：

提供由至少两个分支件形成的框架，所述至少两个分支件在至少一个连接区域中彼此连接并且在最小应力区域中被至少一个间隙彼此分离，所述框架由包括多个连续纤维的第一复合材料制成，所述多个连续纤维浸渍有第一聚合材料，和

形成附接到框架的本体，所述本体在所述间隙中延伸并且在最小应力区域中连接两个分支件，所述本体由不同于第一材料且至少包括第二聚合材料的第二材料制成，所述本体与分支件一体化。

根据本发明的方法可以单独地或以任何技术上可行的组合方式包括以下特征中的一个或多个特征：

-通过将第二材料注入间隙中来形成本体。

根据另一方面，本发明还涉及一种用于形成减振支撑件的方法，其包括：

-模制减振支撑件本体，所述减振支撑件本体由根据上述方法制造的结构部件形成；和下列步骤中的至少一个步骤

-在第一包覆成型接口处将至少一个增强构件与减振支撑件本体一体化地模制以便形成单件式部件，其中所述至少一个增强构件由金属和连续纤维增强的聚合物复合材料中的至少一种构成，或者

-将由聚合物复合材料构成的车轮罩与减振支撑件本体一体化地模制，以便形成单件式部件。

根据该方法的另一特征，所述至少一个增强构件包括：由金属材料构成的至少一个第一增强构件；和由连续纤维增强的聚合物复合材料构成的至少一个第二增强构件，并且该方法包括：

-经由第一包覆成型接口将至少一个第一增强构件一体化地模制到减振支撑件本体，和

-经由第二包覆成型接口将至少一个第二增强构件一体化地模制到减振支撑件本体，

该方法优选地包括形成至少一个第三包覆成型接口，所述第三包覆成型接口将螺母、紧固件和衬套中的至少一种集成到所述单件式部件中。

附图说明

通过阅读下面的描述，仅通过示例的方式并且参考附图，将更好地理解本发明，其中：

图1示出了车辆的白车身的示意图，其包括根据本发明的多个结构部件；

图2示出了根据本发明的白车身的第一结构部件的示意图；

图3示出了根据本发明的白车身的第二结构部件的示意图；

图4示出了根据本发明的白车身的第三结构部件的示意图；

图5示出了用于车辆车轮的悬架组件的示意图；

图6示出了在图5的悬架组件中使用的复合材料制成的减振支撑件和复合材料制成的车轮罩的分解视图；

图7示出了一体化地形成为单件式部件的复合材料制成的减振支撑件和车轮罩的透视图；

图8示出了图7的复合材料制成的减振支撑件和车轮罩的俯视图；

图9示出了图7的复合材料制成的减振支撑件和车轮罩的侧视图；

图10示出了图7的复合材料制成的减振支撑件和车轮罩的仰视图；

图11示出了包覆成型到减振支撑件中以用于附接到悬架控制臂的增强构件的放大视图；

图12示出了减振支撑件盖部和待与减振支撑件盖部模制的安装特征件的分解视图；

图13示出了图12的盖部以及减振支撑件本体的盖部安装区域的分解视图；

图14示出了作为单件式部件而一起模制的图13的部件的透视图；

图15示出了如图14中所指位置的截面图；

图16示出了前安装凸缘和待与该前安装凸缘模制的安装特征件的分解图；

图17示出了图16的前安装凸缘以及减振支撑件本体的前安装凸缘安装区域的分解视图，它们一起模制以便形成单件式部件；

图18示出了穿过图17的结构的截面图；

图19示出了后安装凸缘和待与该后安装凸缘模制的安装特征件的分解视图；

图20示出了图19的后安装凸缘以及减振支撑件本体的后安装凸缘安装区域的分解视图，它们一起模制以便形成单件式部件；

图21示出了穿过图20结构的截面图；

图22示出了增强构件以及减振支撑件本体的分解视图；

图23示出了图22的增强构件的透视图并且还示出了增强构件与减振支撑件本体之间的包覆成型接口，所述增强构件与减振支撑件一体化地模制以便形成单件式部件；

图24示出了安装构件以及减振支撑件本体的分解视图。

图25示出了当被包覆成型到图24的减振支撑件本体中时的安装构件的截面图。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了根据本发明的车辆白车身8。车辆白车身构成车辆的骨架，并且由包括多个结构部件10的框架所形成，所述多个结构部件彼此连接以便除了在使用车辆时它们可能经受的变形之外，彼此一体化并且相对于彼此固定。

然后，各种部件(诸如底盘和发动机)、设备(包括通风部件、装饰件和内部部件)以及电气系统被安装在以白车身8上。

本发明适用于不同类型的白车身的结构部件，如下面所述。

在图1和图2中示意性地示出了根据本发明的第一结构部件10。

在该示例中，第一结构部件10形成减振支撑件，所述减振支撑件旨在围绕发动机舱而固定到白车身8的前部，以便接收车辆的减振器从而吸收由减振支撑件产生的振动。替代地或另外地，第一结构部件10可以固定到位于车辆的后部的减振支撑件。

减振支撑件具有例如圆顶形状。其形成用于减振支撑件的弹簧的支承表面，并且包括开口以便允许减振支撑件的螺钉固定。

通常，根据本发明的结构部件10包括框架12和与框架12一体化的主体14。

框架12采用结构部件10的总体形状并且用作为结构部件10的骨架。

框架12由至少两个分支件16形成，所述至少两个分支件在至少一个连接区域18中彼此连接。

例如，连接区域18是其中第一分支件16叠加在第二分支件16上且紧固到第二分支件16的区域。替代地，连接区域18可以是插入件的形式，例如金属部件，两个分支件16可以固定在其上。

分支件16可以是扁平的或成形的。分支件16可以具有例如多边形形状。分支件16可以具有相同的厚度，或者可以根据它们所要承受的应力而具有不同的厚度。

分支件16在最小应力区域中被至少一个间隙20彼此分离。“最小应力”是指结构部件10旨在在间隙20中承受比在框架12的分支件16中更小的应力。

例如，相对于框架12，即在高应力区域中，应力比最小应力区域中的应力大50％至150％。

结构部件10旨在在平均方向上承受应力，所述平均方向是根据结构部件10的功能以及其在白车身8中的位置而确定的。

在图2所示的示例中，在结构部件10形成减振支撑件的情况下，结构部件10旨在承受沿从车辆前部到后部的方向的以及根据车辆的高度方向的应力。

根据该示例的结构部件10包括两个分支件16A、16B，其中每个所述分支件包括基本平行于减振支撑件的轴线延伸的第一部分和基本平行于车辆的前后方向延伸的第二部分。另一个分支件16C基本平行于车辆的前后方向延伸。

结构部件10优选地包括至少一个第四分支件16D，所述第四分支件在由分支件16A、16B界定的间隙20中延伸，使得第四分支件16D连接另外两个分支件16A、16B并且基本上与分支件16A、16B形成直角。该第四分支件16D使得可以改善框架12的机械完整性。

在图2中示出的示例中，分支件16A和16C为不规则的多边形形状，而分支件16B和16D为带状。

框架12由第一复合材料制成，所述第一复合材料包括浸渍有第一聚合材料的多个连续纤维。

术语“连续纤维”应被理解为是指长度大于50mm的纤维，并且其长度优选地接近或基本上等于分支件16在长度和/或宽度方向上的尺寸。连续纤维例如选自矿物纤维、植物纤维、合成纤维、人造纤维以及它们的混合物。

矿物纤维例如选自玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维以及它们的混合物。

植物纤维例如是从植物中提取的纤维。优选地，植物纤维选自亚麻纤维、剑麻纤维、黄麻纤维、大麻纤维、洋麻纤维以及它们的混合物。

人造纤维例如选自再生纤维素纤维，比如粘胶纤维。

合成纤维由石油衍生物或来源于绿色化学的分子形成，例如聚烯烃纤维，比如聚乙烯纤维和/或聚丙烯、聚酯、聚酰胺以及它们的混合物。

有利地，连续纤维是玻璃纤维。这些纤维具有非常好的机械强度，同时容易且低成本地生产。

有利地，框架12的至少20％体积由连续纤维构成。优选地，框架12的至少40％体积由连续纤维构成。这种比例确保了框架12的良好机械强度。

根据一个实施例，连续纤维中的大多数布置成沿这样的方向延伸：所述方向限定了与结构部件10要承受应力的平均方向成基本小于或等于10°的角度。有利地，至少80％的连续纤维在限定了与该平均方向成基本小于或等于10°的角度的方向上延伸。优选地，至少80％的连续纤维基本平行于该平均方向。连续纤维的这种定向确保了沿框架12的分支件16的负载的良好传递性和良好分布。

在图2所示的示例中，结构部件10旨在承受主要沿车辆的高度方向指向的约束。

第一聚合材料选自热塑性材料、热固性材料以及它们的混合物。优选地，从由聚己内酰胺PA6、聚己二酰己二胺PA6.6，聚对苯二甲酸PET、不饱和聚酯和聚环氧化物构成的组中选择第一聚合材料。

根据一个实施例，框架12包括固定区域28。例如，这些固定区域28可以是允许在第一结构部件10上固定另一结构部件(比如固定支撑件30)的开口。固定区域28例如可以是螺孔。

固定区域28旨在承受显著的应力。例如，固定区域28被设计成承受大于200MPa的应力，包括基本等于300MPa的应力。

连续纤维在应力的平均方向上的定向使得可以在高应力区域和固定区域28之间传递机械应力。框架12因此允许结构部件10承受大于15.10³N的拉伸应力，有利地承受大于50.10³N的拉伸应力。

本体14形成结构部件10的总体形状并且限定结构部件10的完整封套。

本体14在间隙20中延伸并且在最小应力的区域中连接至少两个分支件16。

本体14与分支件16一体化，即本体14和框架12一体化地形成。

有利地，本体14作为框架12的至少一部分的延续部分而延伸，即本体14和框架12在它们之间以三维形式限定大体连续、基本平坦的和/或弯曲的表面。

根据特定实施例，本体14覆盖分支件16的至少一部分，使得多个间隙20也通过本体14而彼此连接。例如，本体14覆盖分支件16的表面并且在两个间隙20之间延伸，所述两个间隙被分支件16彼此分离。

本体14由与第一复合材料不同的第二材料制成。第二材料包括至少一种第二聚合材料。有利地，第一聚合材料和第二聚合材料具有相同的性质，以便允许两种材料的粘合相容性。例如，第一聚合材料和第二聚合材料可以是相同的。

例如，第二聚合材料可以选自热塑性材料、热固性材料以及它们的混合物。优选地，从由聚己内酰胺PA6、聚己二酰己二胺PA6.6、聚对苯二甲酸PET、不饱和聚酯、聚环氧化物和丙烯酸树脂构成的组中选择第二聚合材料。

有利地，用于本体14的第二材料比用于框架12的第一复合材料便宜。因此由于本体14，可以获得提供良好抗机械应力性同时保持成本的结构部件10，这与大规模工业生产相容。可以获得这样的结构部件10的原因在于，本体14在较小应力的区域中延伸并且所述本体因此可以由具有比制造框架12的材料(其在车辆使用时将承受显著的应力)的机械特性更不重要的机械特性的材料制成。

根据一个实施例，本体14由第二聚合材料制成，所述第二聚合材料由具有随机取向的连续纤维所增强。

根据一个实施例，本体14由利用短纤维或长纤维所增强的第二聚合材料制成。

“短纤维”应理解为长度在0.1mm和1mm之间的纤维，而“长纤维”应理解为长度大于1mm且小于或等于60mm的纤维。

有利地，本体14由利用短纤维(cut fiber)所增强的第二聚合材料制成。

根据一个实施例，本体14包括固定区域34。这些固定区域34被设计成比框架12的固定区域28承受更小的应力。

根据一个实施例，部件10包括至少一个包覆成型在本体14上和/或分支件16上的插入件36。有利地，插入件36可以由金属材料或复合材料制成。

插入件36有利地位于高应力区域中和/或靠近固定区域28、34，以便确保更好的应力的局部分布，并且以便避免蠕变，或者所述插入件出于组装原因，例如允许点焊。为此目的，插入件36可以例如是金属的，以便允许所述插入件被焊接到其周围部件，比如焊接到由金属制成的另外的结构部件，或者以便使得可以通过与插入件36焊接而将金属部件固定到结构部件上。

插入件36旨在承受显著的应力。例如，插入件36旨在承受等于300MPa的应力。

根据图2所示的实施例，插入件36包覆成型在连接区域18上，所述连接区域在三个分支件16之间将它们连接。替代地，插入件36可以形成连接区域18，同时分支件16例如通过包覆成型而固定在插入件36上。

根据一个实施例，结构部件10包括从框架12和/或本体14突出的增强肋38。这种增强肋38允许结构部件10承受比没有增强肋38的区域所支撑的应力更大的局部应力。

增强肋38有利地由与本体14相同的第二材料制成，以便保持降低的制造成本。

现在将描述制造图2中所示的第一结构部件10的方法。

第一结构部件10旨在沿平均方向承受应力。

至少两个分支件16由第一复合材料制成，所述第一复合材料包括浸渍有聚合材料的多个连续纤维。

分支件16例如可以一体化地或包覆成型在金属连接件上。分支件16布置成使得它们形成框架12，所述框架包括至少两个分支件16，所述至少两个分支件在至少一个连接区域18中彼此连接并且被间隙20彼此分离，所述间隙旨在承受较小的应力。连续纤维中的大多数被布置成限定了与应力的平均方向成基本小于或等于10°的角度。

固定区域28被有利地制造在框架12上。

然后，在位于至少两个分支件16之间的间隙20内形成本体14，使得本体14紧固到框架12并且延伸到间隙20中。本体14连接至少两个分支件16。

有利地，通过将第二材料注入位于至少两个分支件16之间的间隙20中而形成本体14。框架12例如设置在注塑模具的模腔中，其中模腔具有待生产的结构部件10的形状，本体14被注入模腔中以便与框架12一体化地形成。

根据一个特定实施例，本体14覆盖分支件16的至少一部分。

根据一个实施例，固定区域34与本体14一起模制。

根据一个特定实施例，至少一个插入件36包覆成型在本体14上和/或分支件16上。

根据特定实施例，增强肋38形成为在结构部件10的至少一个表面上从框架12和/或本体14上突出。

根据一个实施例，结构部件10以一步法制造。在这种情况下，第一复合材料由预浸料构成。在热塑性第一聚合材料的情况下，将第一复合材料加热并沉积在冷模具中。在热固性第一聚合材料的情况下，在热模具中将第一复合材料冷却地放置。在这两种情况下，然后关闭模具并将第二材料注入模具中。

根据第二实施例，使用低粘度树脂的注射模制技术(也称为“树脂传递模制”)来制造结构部件10。分支件16和本体14的纤维材料布置在模具的气隙中。模具通常根据树脂而保持在恒定温度。所述模具也可以根据预定的温度曲线来进行调节。将树脂注入封闭的模具中。有利地，至少一个插入件36放置在模具内并且在该注射步骤期间直接包覆成型在本体14上和/或分支件16上。

根据第三实施例，在热固性材料的情况下通过压缩模制工艺(也称为SMC(片状模塑料)方法)来制造结构部件10。在该方法中，框架12由包含连续纤维的预浸料制成，而本体14由包含随机布置的纤维的预浸料制成。框架12和本体14沉积在模具中。然后在10Mpa至20Mpa压力的情况下封闭模具，并且将所述模具加热至约150℃的温度。部件10在60秒至120秒的时间后被弹出。

根据第四实施例，在热塑性材料的情况下通过压缩模制工艺(也称为GMT(玻璃垫热塑性塑料)方法)来制造结构部件10。在该方法中，框架12由包含连续纤维的预浸料制成，而本体14由包含随机布置的纤维的预浸料制成。框架12和本体14在高于热塑性材料的熔化温度的烘箱中被预热，例如对于PA 6.6以等于300℃的温度预热。一旦加热，框架12和本体14就以10Mpa至20MPa的压力沉积在封闭的模具中。将模具保持在约150℃的温度。部件10在60秒至120秒的时间后被弹出。

替代地，在图1和图3中示意性地示出了根据本发明的第二结构部件210。

在该示例中，第二结构部件210形成前支柱(也称为“A柱”)，所述前支柱旨在用作为挡风玻璃的支撑件和车辆的开口的支撑件。

第二结构部分210包括第一分支件16A，所述第一分支件基本在结构部分210延伸的方向(例如高度方向)上延伸。第一分支件16A包括固定区域28。

第一分支件16A在其每个端部处连接到与第一分支件16A成角度的两个分支件16B和16C。三个分支件16A、16B和16C占据部件210的总体形状。

优选地，第一分支件16A还通过在间隙20中延伸的第四分支件16D而连接到分支件16B，使得框架12基本具有四边形的形式。分支件16A、16B和16D的这种布置增强了结构部件210的机械完整性并且允许在结构部件210内的更好的应力分布。结构部件210有利地包括位于部件210的边缘处的多个插入件36。这些插入件36主要用于通过适合于金属的方法而与周围的金属部件组装。

替代地，在图1和图4中示意性地示出了根据本发明的第三结构部件310。

在该示例中，第三结构部件310形成后导轨(也称为“导轨后节点”)，所述后导轨设计成吸收车辆后部处的冲击。

第三结构部件310旨在在车辆的前后方向上承受应力。

第三结构部件310具有基本沿车辆的前后方向延伸的下部面311和基本沿高度方向延伸的至少一个侧部面312。下部面基本具有阶梯状的轮廓。

分支件16占据部件310的总体形状。

主分支件16A在车辆的前后方向上沿下部面311延伸。两个分支件16B、16C基本在高度方向上沿侧部面312延伸。

两个分支件16D和16E基本在车辆的前后方向上沿侧部面312延伸。替代地，单个分支件可以基本在车辆的前后方向上沿侧部面312延伸。

分支件16B、16C、16D、16E沿侧部面312延伸，因此增强了结构部件的关于车辆的侧向应力的机械强度。

固定区域28位于连接区域18处，所述连接区域将主分支件16A连接到侧分支件16B和16C。

结构部件310有利地包括位于部件310的边缘处的多个插入件36。这些插入件36用作为边缘处的框架并且减少随时间对结构部件310的损害。

替代地，本发明也可以应用于图1中示意性示出的第四结构部件410。

在该示例中，第四结构部件410形成中央柱(也称为“B柱”)的顶部。

替代地，根据本发明的结构部件也可以是敞篷车顶框架、横梁或车辆的白车身8中的旨在承受机械应力的任何其他部分。

根据本发明的结构部件使得可以受益于连续纤维的机械性能，同时由于在经受较小机械应力的区域中使用较便宜的材料而保持与大规模生产相容的成本。高性能的连续纤维材料与另一种低成本、低性能的材料的组合提供了轻质的结构部件。

替代地，在图5中示意性地示出了包括减振支撑件本体524的减振支撑件组件510，所述减振支撑件本体由如上所述的根据本发明的结构部件形成。

图5提供了用于车辆车轮512的悬架组件510的示意图，所述车辆车轮定位在车轮罩514内。由弹簧516a和减振器516b制成的支柱516用于抑制来自车轮512的道路负载输入，以便有利于车辆控制并且改善乘客舒适度。减振支撑件518有利于将支柱516安装到固定的车辆结构520，比如框架、底盘、车身等。减振支撑件518还有利于将支柱516连接到与车轮512相联的悬架控制臂522。车轮罩514通常通过机械紧固件或点焊而连接到支柱516。

如图6所示，减振支撑件518包括减振支撑件本体524和车轮罩526。减振支撑件本体524由根据本发明的结构部件形成，如关于图1至图4所述的那样。

如图7至图10所示，减振支撑件本体524和车轮罩526一起一体化地形成为单件式部件。减振支撑件518包括集成的聚合复合混合材料的减振支撑件。比如支架、衬套、垫圈、螺母、螺栓、螺钉等的附加部件可以包覆成型到减振支撑件518中，以便进一步降低成本并且提供混合构造。这将在下面更详细地讨论。

如图7至图10所示，减振支撑件本体524和车轮罩526都是在单个过程中制成的，这形成集成的单件式部件。在一个示例中，使用注塑模制工艺来实现集成，这将在下面更详细地讨论。在一个示例中，根据特定车辆应用的设计要求，减振支撑件本体524具有从2mm到8mm变化的厚度。车轮罩526的厚度可以类似于减振支撑件本体524的厚度，或者也可以根据具体应用的需要而变化。

在一个示例中，减振支撑件518包括至少一个增强构件，所述增强构件集成到减振支撑件本体524中。在一个示例中，该增强构件包括作为单件式部件的一部分而与减振支撑件一起模制的一个或多个支架或板530、532、534。在一个示例中，板530、532、534由金属材料构成并且在第一包覆成型接口536(图10和图23)处包覆成型以便形成混合构造。在一个示例中，金属材料包括片材金属或者与用于相关的白车身(BIW)的金属材料相同的金属材料，所述白车身对应于例如图5中所示的固定的车辆结构520。在一个示例中，板530、532、534有利于将减振支撑件518附接到BIW。

在另一个示例中，至少一个增强构件包括减振支撑件盖部540，所述减振支撑件盖部由连续纤维增强的热塑性塑料(CFRP)制成并且在第二模制接口542处与所述减振支撑件本体524包覆成型(图10和图14至图15)。在另一个示例中，所述至少一个增强构件包括前安装凸缘544和后安装凸缘546，它们由CFRP制成并且在第三模制接口548处与减振支撑件本体524包覆成型(图10、图17、图18、图20和图21)。包括有包覆成型的减振支撑件盖部540和前/后安装凸缘544、546使得在期望的区域中提供了增加的机械性能，所述减振支撑件盖部和所述前/后安装凸缘在所示的示例中分别与支柱516和悬架控制臂522接合。

图10中还示出了多个肋部550，所述多个肋部以特定的肋图案形成以便增加减振支撑件518在期望区域中的刚度。在减振支撑件本体524或车轮罩526中可以采用各种形式的肋图案，例如正方形、矩形、X形、蜂窝形或圆形，以便增强减振支撑件518。可以经由注塑模制工艺以任何期望的数量/图案形成肋图案

一个或多个安装孔552也可以形成在减振支撑件盖部540和减振支撑件本体524中，以便为支柱516提供安装接口。另外，减振支撑件518可以包括一个或多个额外的安装孔554，所述一个或多个额外的安装孔提供用于将减振支撑件518与车辆的其他元件组装在一起的接口。

图11示出了前安装凸缘544和后安装凸缘546的接口的放大视图，所述前安装凸缘和所述后安装凸缘与减振支撑件本体524包覆成型并且与悬架控制臂522配合。该控制臂522附接有穿过开口556的紧固件，其中一个紧固件紧固到图11左侧的对应的开口558中，另一个紧固件紧固到右侧的对应的开口560中。减振支撑件本体524包括槽部分或衬套部分562，所述槽部分或衬套部分接收前安装凸缘544和后安装凸缘546的相应的端部。这些衬套部分562包括包覆成型的壁，以便在包覆成型接口548处接合前安装凸缘544和后安装凸缘546的相对的两侧。

面向外的壁564包括槽或开口566，以便允许紧固件分别朝开口558、560穿过。面向内的壁568包括平坦区域570和一个或多个臂部572，所述平坦区域为紧固件的头部提供座部，所述一个或多个臂部将平坦区域570附接到壁568。在包覆成型的衬套部分562周围存在额外的支柱或肋结构574，以便将负载传递到主减振支撑件本体524并且以便增加附接接口的机械性能。

图12至图15示出了减振支撑件盖部540，其经由直接接触以及穿过开口552的紧固件而将负载从支柱516传递到减振支撑件518。在一个示例中，盖部540可以在注塑包覆成型之前由CFRP制成或者由热成型或冲压的片材金属制成。可选地，盖部540可以通过一次注射工艺(成形和注射)而直接形成。盖部540具有环状本体，其中在盖部540的中心处存在开口576以便接收支柱516的头部和/或与其相关联的任何传感器或电子设备线束。在一个示例中，盖部540包括外凸缘578，所述外凸缘围绕环形本体的外周、沿朝向减振支撑件本体524的方向延伸，以便增加刚度并且将负载传递到减振支撑件竖直壁580。

减振支撑件竖直壁580向上延伸到围绕盖部540模制的上盖部。在一个示例中，上盖部区域包括：周边凹部582，以便接收盖部540的外周边缘；以及围绕盖部540模制的臂部584。臂部584在竖直壁580和中心环586之间延伸，所述中心环包括与盖部540中的中心开口576对准的开口。

在减振支撑件518的顶部处另外设置多个肋部588，以便根据需要而增强强度和刚度。在一个示例中，支柱516直接安装到盖部540，并且孔552包括三个径向对称的孔，所述三个径向对称的孔钻穿过盖部540以便允许紧固件通过。可以设置额外的孔90用于定位目的。

在一个示例中，在注塑模制过程期间，诸如凸缘状衬套/压缩限制器592的附加的安装特征件包覆成型在孔552中，以便保持金属与金属的接触并且将负载从支柱516传递到减振支撑件本体的上盖部。当聚合物材料在紧固件的头部和组装的支柱516之间处于夹层关系时，这些凸缘状衬套/压缩限制器592是必需的，使得聚合物材料的厚度不会由于施加的连续力引起的蠕变而随时间减小。

图16至图18示出了前安装凸缘544与减振支撑件本体524的包覆成型。在一个示例中，前安装凸缘544是在注塑成型过程之前通过CFRP片材的热成型而被预先制造的单独部件。如上所述，前安装凸缘544用于安装控制臂522。前安装凸缘544的厚度例如可以处于2mm至8mm的范围内，但是可以根据车辆负载要求而变化。在一个示例中，金属衬套/压缩限制器594被压入前安装凸缘544中的一个或多个孔596中，以便出于与消除蠕变相同的原因来避免CFRP材料与金属安装紧固件的直接接触。然后，如上所述，在注塑成型过程期间经由衬套部分562来包覆成型前安装凸缘544。加固肋574可以围绕前安装凸缘形成，以便根据需要来增强附接区域。出于相同的原因，螺母600和金属衬垫598可以包覆成型在减振支撑件本体524中，用于控制臂部附接。

图19至图21示出了后安装凸缘546与减振支撑件本体524的包覆成型。在一个示例中，后安装凸缘546是在注塑成型过程之前通过CFRP片材的热成型而被预先制造的单独部件。如上所述，后安装凸缘546用于安装控制臂522。后安装凸缘546的厚度例如可以处于2mm至8mm的范围内，但是可以根据车辆负载要求而变化。在一个示例中，金属衬套/压缩限制器594被压入后安装凸缘546中的一个或多个孔596中，以便出于与上述内容相同的原因来避免CFRP材料与金属安装紧固件的直接接触。然后，如上所述，在注塑成型过程期间经由衬套部分562来包覆成型后安装凸缘546。加固肋574可以围绕后安装凸缘形成，以便根据需要增强附接区域。出于相同的原因，螺母600和金属衬垫598可以包覆成型在减振支撑件本体524中，用于控制臂部附接。

图22至图23示出了包覆成型到减振支撑件518中、用于组装到BIW的金属板530、532、534。板530、532、534有利于遵循现有的电阻点焊和紧固件组装过程而将减振支撑件518组装到车辆中。金属板530、532、534形成为具有至少一个上表面和一个下表面，所述上表面和所述下表面将与上部设备和下部设备的表面接触。这是为了确保金属板530、532、534的定位并且防止它们在注塑成型期间移动。这些金属板530、532、534可能需要表面处理以便避免电偶腐蚀，这是将不同的材料组装到BIW中的标准做法。

图24至图25示出了额外的附接构件604(例如金属螺母)与减振支撑件518的包覆成型。这些额外的附接构件可以用于利用紧固件将其他金属部件紧固在减振支撑件上。在一个示例中，如果聚合物复合材料包含碳纤维，则所有的金属部件都用涂层处理或由不锈钢制成，以便避免由于不同的电极电位所引起的任何电偶腐蚀。

除了受益于连续纤维的机械性能以及先前描述的在承受较小机械应力的区域中的较便宜的材料的较低成本之外，根据本发明的减振支撑件组件510还呈现另外的有利方面。

将减振支撑件和车轮罩整合成单个部件，提供了降低部件成本、消除子组装步骤、降低资本投入，以及同时避免腐蚀和部件撕裂的益处。

各种肋结构，例如特定图案的长行竖直肋和水平肋，提供了在悬架附接区域处将减振支撑件与BIW安装区域连接，从而有效地降低了减振支撑件在负载情况下坍塌和失效的风险。可以将肋部修补到大面积区域，从而在使用最少材料的情况下有效地增加局部刚度。此外，CFRP安装凸缘的包覆成型使得能够使用高性能材料来满足悬架系统造成的负载要求。使用在汽车行业中广泛采用的现有的电阻点焊和紧固件组装工艺，金属板的包覆成型提供了将减振支撑件无缝组装到BIW。

尽管已经公开了本发明的优选实施例，但是本领域的普通技术人员将认识到某些修改将落入本发明的范围内。因此，应该查看下面的权利要求以确定本发明的真实范围和内容。

Claims (16)

1.用于车辆的白车身(8)的结构部件(10；210；310；410；524)，其包括：

-框架(12)，所述框架由至少两个分支件(16)形成，所述至少两个分支件在至少一个连接区域(18)中彼此连接并且在最小应力区域中被至少一个间隙(20)彼此分离，所述框架(12)由第一复合材料制成，所述第一复合材料包括浸渍有第一聚合材料的多个连续纤维，和

-本体(14)，所述本体附接到框架(12)并且在所述间隙(20)中延伸并且在所述最小应力区域中连接两个所述分支件(16)，所述本体(14)由不同于所述第一复合材料且至少包括第二聚合材料的第二材料制成，所述本体(14)与所述分支件(16)一体化。

2.根据权利要求1所述的结构部件(10；210；310；410；524)，其中，所述框架(12)包括至少占20％体积的连续纤维。

3.根据权利要求1或2所述的结构部件(10；210；310；410；524)，所述结构部件(10；210；310；410；524)旨在承受沿平均方向定向的应力，所述连续纤维中的大多数被布置成限定与所述平均方向成小于或等于10°的角度。

4.根据权利要求1或2所述的结构部件(10；210；310；410；524)，其中，所述本体(14)由利用短纤维增强的聚合材料制成。

5.一种减振支撑件组件(510)，其包括：

-由根据权利要求1或2所述的结构部件形成的减振支撑件本体(524)；和

-车轮罩(526)，所述车轮罩由聚合物复合材料制成并且集成到所述减振支撑件本体(524)中以便形成单件式部件和/或

-至少一个增强构件，所述至少一个增强构件集成在所述减振支撑件本体(524)中。

6.根据权利要求5所述的减振支撑件组件(510)，其中，所述至少一个增强构件包括金属和连续纤维增强的聚合物复合材料中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的减振支撑件组件(510)，其中，所述至少一个增强构件包括至少一个金属板或支架(530，532，534)和/或包括由连续纤维增强的聚合物复合材料构成的至少一个安装结构。

8.根据权利要求7所述的减振支撑件组件(510)，其中，所述至少一个安装结构包括减振支撑件盖部(540)和/或悬架控制臂(522)的安装凸缘(544，546)，所述减振支撑件盖部构造成接收支柱部件(516)。

9.根据权利要求5所述的减振支撑件组件(510)，其中，所述至少一个增强构件包括至少一个金属板(530，532，534)和由连续纤维增强的聚合物复合材料构成的至少一个安装结构，所述减振支撑件组件(510)还包括第一包覆成型接口(536)和第二包覆成型接口(542)，所述第一包覆成型接口位于所述减振支撑件本体(524)和所述至少一个金属板(530，532，534)之间，所述第二包覆成型接口位于所述至少一个安装结构和所述减振支撑件本体(524)之间。

10.根据权利要求9所述的减振支撑件组件(510)，其中，由金属材料构成的所述至少一个金属板(530，532，534)在所述第一包覆成型接口(536)处集成到所述减振支撑件本体(524)中，由连续纤维增强的聚合物复合材料构成的至少一个安装结构在第二包覆成型接口(542)处集成到所述减振支撑件本体(524)中。

11.根据权利要求9所述的减振支撑件组件(510)，其包括第三包覆成型接口(548)，所述第三包覆成型接口将螺母(600)、紧固件和衬套中的至少一种集成到所述减振支撑件本体(524)中。

12.一种用于制造车辆的白车身(8)的结构部件(10；210；310；410；524)的方法，其包括以下步骤：

-提供由至少两个分支件(16)形成的框架(12)，所述至少两个分支件在至少一个连接区域(18)中彼此连接并且在最小应力区域中被至少一个间隙(20)彼此分离，所述框架(12)由第一复合材料制成，所述第一复合材料包括浸渍有第一聚合材料的多个连续纤维，和

-形成附接到所述框架(12)的本体(14)，所述本体(14)在所述间隙(20)中延伸并且在最小应力区域中连接两个所述分支件(16)，所述本体(14)由不同于所述第一复合材料且至少包括第二聚合材料的第二材料制成，所述本体(14)与所述分支件(16)一体化。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，通过将所述第二材料注入所述间隙(20)中来形成所述本体(14)。

14.一种形成减振支撑件(518)的方法，其包括：

-模制减振支撑件本体(524)，所述减振支撑件本体由根据权利要求12或13所述的方法制造的结构部件形成；和下列步骤中的至少一个步骤

-在第一包覆成型接口(536)处将至少一个增强构件与所述减振支撑件本体(524)一体化地模制以便形成单件式部件，其中所述至少一个增强构件包括金属和连续纤维增强的聚合物复合材料中的至少一种，或者

-将由聚合物复合材料构成的车轮罩(526)与所述减振支撑件本体(524)一体化地模制，以便形成单件式部件。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述至少一个增强构件包括至少一个第一增强构件和至少一个第二增强构件，所述至少一个第一增强构件由金属材料构成，所述至少一个第二增强构件由连续纤维增强的聚合物复合材料构成，并且所述方法包括

经由所述第一包覆成型接口(536)将所述至少一个第一增强构件一体化地模制到所述减振支撑件本体(524)，并且

经由第二包覆成型接口(542)将所述至少一个第二增强构件一体化地模制到所述减振支撑件本体(524)。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述方法包括形成至少一个第三包覆成型接口(548)，所述第三包覆成型接口将螺母(600)、紧固件和衬套中的至少一种集成到所述单件式部件中。

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