CN110550110A - 用于机动车辆车体的b柱和具有这种b柱的机动车辆车体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆车体的B柱(1；31)，其中，B柱(1；31)沿纵向轴线(X)延伸且包括用于将B柱(1；31)连接到机动车辆车体的车顶区域的上金属部分(4)和用于将B柱(1；31)连接到机动车辆车体的门槛区域的下金属部分(6)；以及纤维复合部件(3)，其包括纤维和塑料基质；其中，上金属部分(4)包括上力引入区域(18’)，下金属部分(6)包括下力引入区域(18”)，下力引入区域与上力引入区域(18’)轴向间隔开，上力引入区域(18’)和下力引入区域(18”)嵌入纤维复合部件(3)中。此外，本发明涉及一种具有这种B柱(1；31)的机动车辆车体。

Description

用于机动车辆车体的B柱和具有这种B柱的机动车辆车体
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆车体的B柱，其中，B柱沿纵向轴线延伸并且包括用于将B柱连接到车体的车顶区域的上金属部分和用于将B柱连接到车体的门槛区域的下金属部分以及纤维复合部件。此外，本发明涉及一种具有这种B柱的机动车辆车体。
背景技术
从EP 3 138 685 A1中已知一种B柱，其具有金属基体，该金属基体在局部载荷最大值的区域中由纤维复合材料加强。在B柱的局部加强区域中，作用在B柱上的载荷由此由金属和纤维复合材料的多层复合物承载。
DE 10 2006 027 546 A1公开了一种由金属片材成形零件制成的多壳B柱，其中，B柱在B柱的中间区域中局部加强有冲击保护加强零件，以便在侧面冲撞事件中保护乘员。加强零件由纤维复合材料构成。
从DE 10 2012 023 653 A1中已知一种具有由平坦金属片材坯料制成的内封闭板的B柱，在其上从外侧安装由纤维加强塑料制成的轻质部件。纤维复合零件在内封闭板的整个长度上延伸。
发明内容
本发明的目的在于提供一种重量减轻的B柱，其能满足的高要求的载荷情况。此外，本发明的目的在于提供一种能够应对高要求的碰撞载荷情况的重量减轻的机动车辆车体。
该目的通过提供一种上述类型的B柱来实现，其中，上金属部分包括上力引入区域，下金属部分包括下力引入区域，该下力引入区域与上力引入区域轴向间隔开，其中，上力引入区域和下力引入区域嵌入纤维复合部件中。
B柱是机动车辆车体的载荷支承车辆支柱。当提到“装入状态”时，是指在车体的车顶区域与门槛区域之间在车体中装入即可使用的B柱的状态。诸如“下”、“上”或“中心”之类的术语是指相对于在机动车辆车体处处于装入状态的B柱的空间信息。B柱的长度对应于B柱的中心线路线的长度，其从B柱的下边缘延伸到B柱的上边缘。通常，中心线是B柱的线性纵向轴线，由此，当B柱弯曲时，中心线也可弯曲。
B柱是整体构造的混合金属纤维复合柱。优点在于，混合B柱可以借助常规的结合技术、例如通过使用常规的焊接工艺整合到金属机动车辆车体中。另一个优点在于，不用于将B柱连接到机动车辆车体部件的B柱的区域可由与金属材料相比重量更轻的纤维复合部件代替。因此，纤维复合部件充填金属材料凹入的区域。所述凹入区域可被纤维复合部件完全充填。这意味着纤维复合部件不会以局部补片的形式用于加强B柱的金属基体。而是，只有在要确保力引入区域中的两个连接配件、即纤维复合部件和金属部段之间的永久连接时，才需要由金属部段与纤维复合部件重叠所引起的材料加倍。
由于上金属部分的上力引入区域和下金属部分的下力引入区域嵌入纤维复合部件中，故而纤维复合部件的塑料基质用作为将上金属部分和下金属部分不可分离地粘合到纤维复合部件的粘合剂。嵌入是指当在穿过B柱的截面中观察时，相应的金属部分被纤维复合部件的C形部段包围。因此，纤维复合部件搁置在相应金属部分的三个侧面上。
纤维复合部件包括塑料基质和结合在基质中的纤维。以本身已知的方式，纤维在纤维复合部件内传递力，并且基质填充纤维之间的间隙并将外力传递到纤维中。塑料基质可以是热塑性基质或硬质塑料基质。纤维可包括例如碳和/或玻璃和/或芳纶纤维。
在基质硬化或固化之前，金属部分结合到纤维复合部件。因此，在纤维复合部件的制造期间，金属部分结合到纤维复合部件。为此目的，纤维复合材料可以通过手工、半自动地或机械地、例如通过层压、喷涂、压制或注塑工艺或通过适于将金属结合到纤维复合材料的任何其他工艺结合到金属部分。一旦基质硬化或固化，纤维复合部件和金属部分就永久地彼此连接并形成呈即可使用的B柱形式的一体的混合部件。在该上下文中，“永久连接”是指纤维复合部件不可移动地粘附到金属部分。如果例如由于事故导致的侧面冲撞而使纤维复合部件与金属部分分离，则B柱被破坏。
上金属部分和/或下金属部分可由钢片材制成。钢片材可以是冷成形钢，例如高强度钢，例如双相钢。上金属部段和下金属部段两者都可由冷成形钢制成。然而，上金属部分和/或下金属部分也可由镁片材或铝片材制成。
此外，上金属部分可包括上端边缘，并且/或者下金属部分可包括下端边缘。纤维复合部件可借助上端部分跨过上端边缘延伸到上力引入区域中，和/或借助下端部分跨过下端边缘延伸到下力引入区域中。相应的金属部分沿其端部边缘终止，使得B柱的一部分区域超过相应的端部边缘邻接，其中，相应的金属部分实际上是凹入的。所得到的凹部可至少部分地由纤维复合部件充填，以将B柱的支承(载荷)加载到该区域中。因为纤维复合部件延伸超过相应的端部边缘进入相应的力引入区域，所以当在穿过B柱的纵向截面中观察时，纤维复合部件呈C形包围相应的金属部分。这使得纤维复合部件稳定地整合到B柱的力流中。
纤维复合部件可以形成为本身一致(coherent)的一体部件。以此方式，纤维复合部件在B柱内执行结构支承功能。以此方式，沿着限定于上金属部分与下金属部分之间的B柱的纵向部分施加到装入的B柱的载荷中超过50％的载荷可由纤维复合部件承载，这是因为它整合到B柱的力流中的缘故。
为了提供复合纤维部件与金属部分之间的比例尽可能大且重量特别轻的B柱，复合纤维部件可延伸跨过B柱的总长度的至少0.25倍，例如是B柱的总长度的50％至90％之间。此外，上金属部分的上端边缘与下金属部分的下端边缘之间的距离可为B柱的总长度的至少25％和/或B柱的总长度的至多95％。另一个优点在于，纤维复合部件因此位于B柱的中心区域中，其通常被构造为高强度以保护乘员。与金属部分的金属材料相比，纤维复合部件可具有较低的断裂伸长率，但在被施加载荷时、例如在侧面冲撞的情况下保持一定程度的弹性，并因此可弹性屈服。只要不超过纤维复合部件的断裂伸长率，在施加载荷后它就恢复到其原始形状。纤维复合部件的这种有利的运动也可被描述为“呼吸(breathing)”。
纤维复合部件的下端、例如纤维复合部件的下端边缘可与B柱的下端、例如B柱的下端边缘间隔开一段距离，该距离至少为10cm，例如在10cm至60cm之间。以此方式，B柱可以仅经由下金属部分结合到车体的门槛区域，从而允许使用标准结合方法将B柱连接到金属门槛区域。由于纤维复合部件与门槛区域的间隔，故而下金属部分特别是在门入口区域中可提供变形区域，从而允许在发生碰撞时塑性变形。替代于或附加于纤维复合部件与B柱下端的间隔，纤维复合部件的上端、例如纤维复合部件的上端边缘可与B柱的上端、例如B柱的上端边缘间隔开一段距离，该距离至少为5cm，例如是5cm至40cm之间的距离。因此，B柱可仅经由上金属部分结合到车体的典型地是金属的车顶区域。由此，简化了B柱与车体的整合，这是因为纤维复合部件仅连接到B柱的金属部分，而且当安装B柱时，仅将金属部分例如通过使用常规结合技术连接到车体零件的缘故。
上金属部分和/或下金属部分可各自至少在一些部段中具有至少一个横向结合凸缘，用于将与B柱相邻的部件连接到B柱。至少一个横向结合凸缘可横向地突出超过纤维复合部件。由此，诸如门密封件和/或车辆外皮和/或玻璃表面之类的其他部件可单独地连接到相应的金属部分，使得此处也可以使用常规结合技术。
根据第一选择，可设置成，上金属部分和下金属部分是分离的金属片材成形零件，它们仅经由纤维复合部件结合在一起。因此，上金属部分可用于将B柱连接到车体的车顶区域，下金属部分可用于将B柱连接到车体的门槛区域，并且如果需要，可在车体的门入口区域中设置变形区域。因此，金属片材成形零件彼此间隔开，使得B柱在B柱的该间隔区域中的载荷支承功能仅由纤维复合部件执行。
为了进一步加强相应金属部分与纤维复合部件之间的粘合，上金属部分的力引入区域和/或下金属部分的力引入区域在穿过B柱的纵向剖视图中可为U形。这进一步加强了纤维复合部件与相应金属部分之间不可分离的粘合。
附加于力引入区域中的嵌入连接或者替代于所述嵌入连接，可能的是，上金属部分或下金属部分包括结合区域，其中，上金属部分或下金属部分仅在一侧上搁置在纤维复合部件上且借助已知结合工艺、例如通过粘合铆钉或螺钉连接到纤维复合部件。
根据可替代其中上金属部分和下金属部分构造为分离的金属片材成形零件的上述第一选择的第二选择，B柱可包括沿B柱的纵向轴线延伸的金属片材成形零件。所述金属片材成形零件可包括上金属部分和下金属部分，其中，金属片材成形零件包括在上力引入区域的上端边缘与下力引入区域的下端边缘之间的至少一个材料凹部。所述材料凹部可被纤维复合部件至少部分地充填。金属片材成形零件可跨过在B柱的整个长度延伸。至少一个凹部可形成在金属片材成形零件内，使得力引入区域在穿过B柱的截面中从四个侧面被包围。所述截平面可平行于纵向轴线延伸。因此，提供了纤维复合部件与金属片材零件之间的特别稳定的连接。在本公开的一些方面，至少一个凹部可构造成朝向至少一侧敞开。
此外，金属片材成形零件可至少在一些部段中具有至少一个横向结合凸缘，用于将与B柱相邻的部件连接到B柱。至少一个横向结合凸缘可横向地突出超过纤维复合部件。由此，金属片材成形零件在安装时用作与B柱相邻的部件的唯一连接配件，这些部件例如是门密封件和/或车辆外皮和/或玻璃表面，当然还有车体的车顶区域和门槛区域。
关于上述所有选择，横向结合凸缘可以是单层的。这意味着纤维复合部件的一个侧边缘与结合凸缘的一个侧边缘间隔开，使得结合凸缘形成单层凸缘部段，用于将相邻部件连接到B柱。因此，在装入状态下与B柱相邻的部件可借助标准结合工艺、例如通过焊接或胶接而结合到金属结合凸缘。因此，纤维复合零件不必连接到相邻的部件。B柱可具有若干外部结合凸缘、例如两个间隔开的凸缘，其至少部分地沿着B柱的纵向轴线延伸。为了进一步减轻B柱的重量，可在B柱的限定的纵向部段中特别地切割出至少一个结合凸缘，其中，无需相邻部件与B柱在其装入状态中的连接。然而，还可设想并且可能的是，横向突出的金属结合凸缘嵌入到纤维复合部件中，用于相邻部件的横向连接。当B柱包括形成上金属部分和下金属部分的所述两个间隔开的金属片材成形零件时，这是有利的。
此外，在上力引入区域与下力引入区域之间，B柱可至少部分地为U形，使得用于容纳车辆附加零件的腔体形成在B柱的内侧上。U形部段可由纤维复合部件形成。因此，纤维复合部件可在一些部段中具有至少两个侧腹板和将两个侧腹板连接成U形的中心腹板。诸如侧向金属结合凸缘之类的功能部件可嵌入侧腹板中。由于整体壳形设计，纤维复合部件可承受例如在侧面冲撞的情况下可发生的作用在B柱上的更大的横向力。另一方面，车辆附件或附加部件、比如前门楔和/或门锁和/或门铰链和/或后门锁和/或皮带轮和/或皮带张紧器可以容纳在所得到腔体中，且如果需要的话可附连至纤维复合部件。U形腔体在车体客舱的方向上敞开，使得纤维复合部件的中心腹板位于外侧上，即位于B柱背离客舱的一侧上。因此，B柱的至少一个中心腹板区域可至少部分地仅由纤维复合部件形成。此外，纤维复合部件还可至少部分地具有帽形轮廓。因此，纤维复合部件可具有两个与侧腹板邻接的横向凸缘，以扩大与B柱的包括两个金属部分的纵向延伸的金属片材成形零件以及相应金属部分的结合表面。
为了进一步优化B柱的碰撞性能，纤维复合部件可通过纤维的轴向或多轴对准来适应客户(要求)的规格和所需的碰撞特性。除了纤维的定向之外，还可通过选择合适的纤维材料和/或通过局部改变壁厚来部分地调整碰撞性能，该壁厚可例如通过改变纤维层的数量来改变。此外，纤维复合部件中纤维的浓度也可局部变化。在本公开的一些方面，纤维复合部件可包括其中不存在纤维的区域。
在一个示例中，至少一个金属加强插入件可嵌入纤维复合部件中，用于纤维复合部件的局部加强。至少一个加强插入件可在B柱的剖视图中完全嵌入纤维复合部件中。至少一个加强插入件可以是金属片材金属零件，其例如可通过编织在纤维线股中以形状配合且载荷支承的方式整合到纤维复合部件的周围纤维材料层的织物结构中。加强插入件以及金属部分的力引入区域可能分别由于它们的表面状态和粗糙度和/或表面涂层概念而以载荷支承的方式整合入基质中。至少一个加强插入件可由冷成形或热成形的高强度、更高强度或超高强度钢制成。此外，至少一个加强插入件可分别具有可变的厚度或可变的壁厚。至少一个加强插入件可以最佳地吸收在发生碰撞时可能发生的纤维复合部件内的压缩应力，并且因此可以在拉伸强度方面改善纤维复合部件的特性。
在纤维复合部件与金属零件、例如整合到基质中的至少一个加强插入件或金属部分之间，可以设置例如由粘合剂制成的阻挡或分开层，以防止金属部件与纤维复合部件之间的接触腐蚀。
此外，整合在B柱中的至少一个金属片材零件可在B柱的长度上具有可变的壁厚。以此方式，可以局部调节B柱的载荷支承能力。例如，B柱可针对B柱的不同区域(车顶连接部、中柱/上柱区域中的弯曲区域、脚部区域中的变形区域、门槛连接区域)针对客户特定的功能目标而定制。这种定制可在与纤维复合部件的相互作用中发生。例如，片材厚度可在0.7mm至4.5mm之间变化。例如，上金属部分和/或下金属部分可具有1mm至4mm的片材厚度。相反，连接上金属部分和下金属部分的可选金属中心部分可具有薄得多的片材厚度，例如在0.7mm至2mm的范围内，这是因为中心区域中的B柱的主要载荷可由纤维复合部件承载。
为了在上金属部段和下金属部段的力引入区域之间设置具有少量部件的特别轻质的B柱，纤维复合部件可不被B柱的任何载荷支承结构元件覆盖。只有较小的部件、例如支承或连接车辆附件的金属片材零件可布置在即可使用的B柱的背离车辆内部的外侧上和/或可嵌入纤维复合部件中。B柱可不具有内板，内板也称为封闭板。因此，B柱可具有所谓的“敞开设计”。由此，B柱可仅具有单层连接点、即上金属部分和下金属部分以及可选的横向结合凸缘。因此，由于可使用常规结合技术来装入B柱，因而简化了B柱与车体的连接。在本公开的一些方面，B柱也可包括这种内板。
通过具有两个上述B柱的机动车辆车体实现针对上述问题的另外的方案。车体提供与以上关于B柱描述的相同的优点，因此，简而言之，可以参考上述说明。要理解到，B柱的所有上述实施例都可以用于车体，反之亦然。总的来说，本公开的车体的特征在于减轻了重量，并且还能够满足要求高要求的碰撞载荷工况的要求。
B柱的外侧可以被外车皮覆盖。在车体完成之后，外车皮通常仅附连到车身，例如附连到B柱的横向结合凸缘。为了提供特别轻质的车体，至少在车门打开时，在装入状态下也可从外部看到B柱的纤维复合部件。
附图说明
以下参考附图阐述示例，附图中：
图1示出了根据第一示例的B柱的立体图；
图2示出了图1中的B柱的金属片材成形零件的立体图；
图3示出了B柱沿图1中所示的线III－III的剖视图；
图4示出了B柱沿图1中所示的线IV－IV的剖视图；
图5示出了B柱沿图1中所示的线V－V的剖视图；
图6示出了B柱沿图1中所示的线VI－VI的剖视图；
图7示出了具有加强插入件的B柱沿图1中所示的线VI－VI的剖视图；
图8示出了图7中的加强插入件的局部剖视图；
图9示出了B柱沿图1中所示的线IX－IX的剖视图，其中，B柱在其装入状态中以简化形式示出；
图10示出了根据第二示例的B柱的立体图；以及
图11示出了图1中的B柱的金属片材成形零件的立体图。
具体实施方式
图1至9示出了根据第一示例的机动车辆车体的B柱1。B柱1包括细长的中空基本形状并沿纵向轴线X延伸。在即可使用的B柱1作为载荷支承结构元件整合在车体中的装入状态中，B柱1将车体的车顶区域(未示出)与车体的门槛区域(未示出)连接。
B柱1是混合部件，其包括沿纵向轴线X延伸的金属片材成形零件2和永久连接到金属片材成形零件2的纤维复合部件3。图1示出了即可使用的B柱1，其至少在一些部段中包括帽形轮廓。常规乘用车的B柱1通常可具有约1.30m至1.50m的长度L1。B柱1的长度L1可在1.30m至1.50m之间。
图2示出了处于未完成状态中的B柱1，其中，纤维复合部件3尚未制造。首先，生产金属片材成形零件2。只有这样，才能例如通过将纤维复合材料施加或注塑到金属片材零件2上而生产纤维复合部件3。金属片材成形零件2的层叠力引入区域18可例如被层压成纤维复合材料。在纤维复合材料的基质硬化或固化之后，对纤维复合部件3精加工，然后将其永久地连接到金属片材成形零件2。成形金属片材零件2和纤维复合部件3一起形成混合B柱1。
金属片材成形零件2可以是冷成形零件，其可以例如由双相钢片制成。金属片材成形零件2在B柱1的整个长度L1上延伸，并且在长度L1上可具有可变的壁厚或金属片材厚度。可以定制壁厚以适应客户对B柱1的碰撞区域(crash zone)的要求。
金属片材成形零件2构造为连续的金属片材成形零件，其形成B柱1的金属基体。为了将B柱1连接到车体的车顶区域，金属片材成形零件2包括上金属部分4。图3示出了上金属部分4包括凸缘状的上连接区域5，其在穿过B柱1的纵向剖视图中具有大致U形轮廓，以便在B柱1处于装入状态中时从外部包围车顶区域、例如车顶梁。图1和2示出了金属片材成形零件2包括下金属部分6，以连接到车体的门槛区域。下金属部分6包括下连接区域7，当装入时，该下连接区域7可以从外部包围门槛区域或者可以插入门槛中。中心区域8在上金属部分4与下金属部分6之间延伸。中心区域8构造成与相邻部件横向连接，相邻部件比如是门密封件、玻璃表面、图9中以简化方式显示的外车皮9等。上金属部分4的长度L4小于或等于B柱1的长度L1的15％，此处为长度L1的约12％。下金属部分6的长度L6小于或等于B柱1的长度L1的25％，此处为长度L1的约20％。
此外，至少在上连接区域5与下连接区域7之间，金属片材成形零件2在穿过B柱1的剖视图中包括帽形轮廓，该帽形轮廓包括用于在B柱1的面向客舱的车辆内侧上接纳车辆附件的腔体10。为此，金属片材成形零件2包括居中布置的中心腹板11、两个横向相邻的侧腹板12和两个与侧腹板12相邻的径向外部结合凸缘13。金属片材成形零件2至少在中心腹板11中包括上凹部14和下凹部15，其中，凹部14、15中的至少一个凹部可延伸跨过侧腹板12的至少一部分。上凹部14可至少部分地形成在上金属部分4和中心区域8中。上凹部14可延伸超过B柱1的长度L1的至少0.25倍，此处为长度L1的约40％至45％。下凹部15可形成在中心区域8的下部区域中且至少部分地形成在下金属部分6中。下凹部15可延伸超过B柱1的长度L1的约0.1倍，此处为长度L1的约10％。在两个凹部14、15之间，中心腹板11包括保持区域16，至少一些车辆附件可附连到保持区域16，这些车辆附件例如是铰接到B柱1的车体后门的铰链体17。用于所述车辆附件的附连的紧固件可以是例如螺钉或铆钉，并且还可用于在金属片材成形零件2与纤维复合部件3之间提供形状配合和力配合连接。
纤维复合部件3在凹部14、15的区域中代替金属片材成形零件2，其至少基本上沿着金属片材成形零件2的中心腹板11成形。因此，B柱1的背离客舱的外侧至少在B柱1的中心区域中由纤维复合部件3形成。由此，纤维复合部件3至少部分地位于B柱的压力侧上。为了将纤维复合部件3永久地粘合到金属片材成形零件2并且将纤维复合部件3整合为B柱中的载荷支承结构部件，金属片材成形零件2包括力引入区域18，这些力引入区域18嵌入纤维复合材料的基质中，由此制成纤维复合部件3。中心腹板11和/或侧腹板12的区域也嵌入纤维复合部件3中，使得纤维复合部件3也整合到B柱1的力流中。
上金属部分4包括上力引入区域18’，上力引入区域18’由上端边缘30’终止，其向上轴向地限制上凹部14，如图3中所示。下金属部分6包括下力引入区域18”，下力引入区域18”与上力引入区域18’轴向间隔开，且具有下端边缘30”，其向下轴向地限制下凹部15。纤维复合部件3以上端部分19’延伸超出上端边缘30’进入上力引入区域18并且以下端部分19”延伸超出下端边缘30”进入下力引入区域18，使得上力引入区域18’和下力引入区域18”嵌入到纤维复合部件3中。图2示出了上边缘30’与下边缘30”之间的距离L30可以是B柱1的总长度L1的至少25％且至多95％，此处为约60％。
图4示出了B柱沿图1中所示的与下凹部15相交的线IV－IV的剖视图。可见到，下凹部15形成在金属片材成形零件2的中心腹板11内，使得在此示出的部段中的B柱1的中心支腿39由纤维复合部件3和纤维复合材料和金属片材成形零件2的金属形成。图5至7示出了沿着图1中所示的对应线的B柱1的其他剖视图。可见到，凹部、此处是上凹部14可在金属片材成形零件2的中心腹板11和侧腹板12上延伸。因此，B柱1的中心支腿39以及B柱1的侧壁25可至少部分地由纤维复合部件3的纤维复合材料制成。在B柱1的剖视图中，力引入区域18完全嵌入纤维复合部件3中，以便金属片材成形零件2永久地连接到纤维复合部件3。图9还示出了在保持区域16的区域中的B柱1的剖视图。可见到，在B柱1的剖视图中，金属片材成形零件2的中心腹板11沿着保持区域16完全嵌入纤维复合部件3。
因此，纤维复合部件3完全覆盖凹部14、15，或者充填凹部14、15。对应地，包括帽形轮廓的B柱1的中心支腿39至少部分地至少基本上由纤维复合部件3的纤维复合材料形成。纤维复合部件3连续地延伸跨过上凹部14和下凹部15两者，因此不会中断。此外，至少大致U形的纤维复合部件3的形状至少部分地遵循金属片材成形零件2的帽形轮廓。因此，纤维复合部件3至少为大致U形并且在一侧上界定开口腔体10。图1示出了纤维复合部件3延伸跨过B柱1的长度L1的至少0.25倍，例如长度L1的约70％。纤维复合部件3的上端20分别与金属片材成形零件2或B柱1的上端21间隔开长度L1的约5％的距离。纤维复合部件3的下端22分别与金属片材成形零件2或B柱1的下端23间隔开长度L1的约20至25％的距离。
为了提供对于保护车辆乘员而言有特别意义的具有高强度中间区域的B柱1，纤维复合部件3可以任选地分别具有至少一个加强插入件或金属插入件24。加强插入件24在图7和8中示出，且在图6中示出了没有这种加强插入件的B柱1。
图8示出了通过在纤维复合部件3的制造期间以形状锁定或载荷支承方式将一部分纤维编织到加强插入件24中，加强插入件24可整合到周围纤维的铺设结构中。由于其表面特性或粗糙度和/或限定的表面涂层概念，加强插入件24可能以载荷支承方式整合到围绕纤维复合材料的纤维的基质中。根据客户的碰撞行为需求，加强插入件24可由高强度、更高强度或超高强度的冷或热成型钢制成。此外，加强插入件24可具有可变的壁厚。在如图7中所示的剖视图中，可见到，加强插入件24可具有大致U形或盘形轮廓。在本公开的一些方面，加强插入件24也可以构造得更窄，例如条形，或者明显更宽，使得加强插入件24也可明显更深地延伸到B柱1的侧壁25中，只要侧壁25由纤维复合部件3形成即可。
在纤维复合部件3与金属片材成形零件2的力引入区域18之间分别设置例如由粘合剂制成的阻挡或分开层26，以防止各部件、即金属片材成形零件2和纤维复合部件3之间的接触腐蚀。阻挡或分开层26也可以设置在纤维复合部件3与至少一个加强插入件24之间，或整合在纤维复合部件3中的其他金属部件之间。
图1中所示的即可使用的B柱1包括每侧上的单层凸缘部段27。在这些区域中，金属片材成形零件2的结合凸缘16未被纤维复合部件3覆盖，使得装入状态中的B柱1仅经由金属片材成形零件2连接到相邻部件，比如外车皮9和/或门密封件和/或玻璃表面。更详细地，纤维复合部件3的侧边缘28与金属片材成形零件2的侧边缘29间隔开，使得在纤维复合部件3的侧边缘28与金属片材成形零件2的侧边缘29之间，金属片材成形零件2包括单层凸缘部段27以将相邻部件连接至B柱1。
为了制造具有混合设计的B柱1，可以将纤维复合材料例如放置在铺设模具中，由此将金属片材成形零件2的力引入区域18嵌入到纤维复合材料的基质中。以这种方式，金属片材成形零件2可以例如通过层压或纤维注射、压制或注塑工艺不可分离地粘合到纤维复合部件3。在基质硬化或固化之后，将纤维复合部件3永久地连接到金属片材成形零件2。因此，纤维复合部件3在结构上通过载荷承载整合到混合B柱1中，从而在两个凹部14、15的区域中的B柱1的主要载荷由纤维复合部件3承担。
图10和11示出了根据另一示例的B柱31，其尽可能地对应于以上结合图1至图9描述的示例，以便参考以上关于类似物所作的说明。相同的或修改的细节设有与图1至9中相同的附图标记。主要区别在于将上金属部分和下金属部分整合入纤维复合部件3中。
图10示出了处于即可使用状态的B柱31，图11示出了在将纤维复合物施加于上金属片材成形零件32和下金属片材成形零件33之前处于未完成状态的B柱31。两个金属片材成形零件32、33彼此轴向间隔开并且仅经由纤维复合部件3彼此连接。上金属片材成形零件32包括上金属部分4，且下金属片材成形零件33包括下金属部分6以及功能部分34，以将车辆附件连接到B柱31。
图11更详细地示出了B柱31包括上凹部35和下凹部36，上凹部35和下凹部36由纤维复合部件3覆盖或充填。上凹部35布置在两个金属片材成形零件32和33之间，并且可延伸跨过B柱31的长度L1的约0.2至0.6倍，此处为长度L1的约30％。上凹部35延伸到上金属片材成形零件32与下金属片材成形零件33两者中。上凹部36形成在下金属片材成形零件33内，并且可延伸跨过B柱1的长度L1的约0.1至0.3倍，此处为长度L1的约10％。
为了提供与纤维复合部件3的永久连接，两个金属片材成形零件32、33都包括力引入区域18’、18”，其在B柱31的剖视图中完全嵌入纤维复合部件3中。上金属片材成形零件32和下金属片材成形零件33的力引入区域18’、18”分别以U形包围上凹部35。上金属片材成形零件32处的端部边缘30’轴向向上限制上凹部35，下金属片材成形零件33的下端部边缘30”轴向向下限制下凹部36。顶边缘30’与底边缘30”之间的距离L30可以是B柱1的总长度L1的至少25％且至多95％，此处为约60％。
在两个凹部35、36之间，在中心腹板11的区域中的下金属片材成形零件33包括保持区域16，至少一些车辆附加零件可附连至该保持区域16，车辆附加零件例如是图9中所示的铰链体17。用于该目的的紧固件、例如螺钉或铆钉还可用于在下金属片材成形零件33与纤维复合部件3之间提供形状配合和力配合连接。
为了进一步减重，结合凸缘13可在限定区域中包括凹部37，在这些区域中无需与相邻于B柱31的部件的连接。
附图标记列表
1 B柱
2 金属片材成形零件
3 纤维复合部件
4 上金属部分
5 连接区域
6 下金属部分
7 连接区域
8 中心区域
9 外车皮
10 腔体
11 中心腹板
12 侧腹板
13 结合凸缘
14 凹部
15 凹部
16 保持区域
17 铰链体
18 力引入区域
19 端部区域
20 端部
21 端部
22 端部
23 端部
24 加强插入件
25 侧壁
26 分开层
27 凸缘部段
28 侧边缘
29 侧边缘
30 端部边缘
31 B柱
32 金属片材成形零件
33 金属片材成形零件
34 功能部分
35 凹部
36 凹部
37 凹部
38 连接装置
39 支腿
E 平面
L1 长度
L4 长度
L6 长度
L30 间隙
X 纵向轴线

Claims (14)

1.一种用于机动车辆车体的B柱(1；31)，其中，所述B柱(1；31)沿纵向轴线(X)延伸，所述B柱包括：
用于将所述B柱(1；31)连接到所述机动车辆车体的车顶区域的上金属部分(4)和用于将所述B柱(1；31)连接到所述机动车辆车体的门槛区域的下金属部分(6)；以及
纤维复合部件(3)，所述纤维复合部件包括纤维和塑料基质；
其中，所述上金属部分(4)包括上力引入区域(18’)，所述下金属部分(6)包括下力引入区域(18”)，所述下力引入区域与所述上力引入区域(18’)轴向间隔开，所述上力引入区域(18’)和所述下力引入区域(18”)嵌入所述纤维复合部件(3)中。
2.根据权利要求1所述的B柱(1；31)，其特征在于，
所述纤维复合部件(3)形成为一体的部件。
3.根据权利要求1或2所述的B柱(1；31)，其特征在于，
所述纤维复合部件(3)延伸跨过所述B柱的总长度(L1)的至少0.25倍，特别是延伸跨过所述B柱的所述总长度(L1)的50％至90％之间。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的B柱(1；31)，其特征在于，
所述上金属部分(4)包括上端边缘(30’)，所述下金属部分(6)包括下端边缘(30”)，其中，所述纤维复合部件借助上端区域(19’)跨过所述上端边缘(30’)延伸到所述上力引入区域(18’)中，并且借助下端区域(19”)跨过所述下端边缘(30”)延伸到所述下力引入区域(18”)中。
5.根据权利要求4所述的B柱(1；31)，其特征在于，
所述上端边缘(30’)与所述下端边缘(30”)之间的距离(L30)是所述B柱(1；31)的总长度(L1)的至少25％且至多95％。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的B柱(1；31)，其特征在于，
所述纤维复合部件(3)的下端(22)与所述B柱(1；31)的下端(23)间隔开一段距离，该距离至少为10cm，特别地，该距离在10cm至60cm之间，并且/或者，所述纤维复合部件(3)的上端(20)与所述B柱(1；31)的上端(21)间隔开一段距离，该距离至少为5cm，特别地，该距离在5cm至40cm之间。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的B柱(1；31)，其特征在于，
所述上金属部分(4)和/或所述下金属部分(6)至少部分地包括至少一个横向结合凸缘(13)，用于将与所述B柱(31)相邻的部件连接到所述B柱(31)。
8.根据权利要求7所述的B柱(1；31)，其特征在于，
所述至少一个横向结合凸缘(13)横向地突出超过所述纤维复合部件(3)。
9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的B柱(31)，其特征在于，
所述上金属部分(4)和所述下金属部分(6)由分离的金属片材成形零件(32、33)形成，各所述金属片材成形零件彼此间隔开；
其中，所述上金属部分(4)和所述下金属部分(6)经由所述纤维复合部件(3)彼此结合。
10.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的B柱(1)，其特征在于，还包括：
金属片材成形零件(2)，该金属片材成形零件沿所述B柱(1)的所述纵向轴线(X)延伸且包括所述上金属部分(4)和所述下金属部分(6)，其中，在所述上力引入区域(18’)的上端边缘(30’)与所述下力引入区域(18”)的下端边缘(30”)之间，该金属片材成形零件(2)包括至少一个凹部(14、15)，所述凹部被所述纤维复合部件(3)至少部分地充填。
11.根据权利要求1至10中任一权利要求所述的B柱(1；31)，其特征在于，
在所述上力引入区域(18’)与所述下力引入区域(18”)之间，所述B柱(1；31)至少部分地为U形，使得在所述B柱(1；31)的车辆内侧上形成腔体(10)，用于接纳车辆附加零件。
12.根据权利要求1至11中任一权利要求所述的B柱(1；31)，其特征在于，
至少一个金属加强插入件(24)嵌入所述纤维复合部件(3)中，用于所述B柱(1；31)的局部加强。
13.根据权利要求1至12中任一权利要求所述的B柱(1；31)，其特征在于，
所述上金属部分(4)和/或所述下金属部分(6)包括所述B柱(1；31)的长度(L1)上的可变的壁厚。
14.一种机动车辆车体，所述机动车辆车体包括两个B柱(1；31)，其中，所述两个B柱(1；31)是根据权利要求1至13中任一权利要求设计的。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021122509A1 (de) 2021-08-31 2023-03-02 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kraftfahrzeugstrukturbauteil mit einem metallischen Profil-Grundkörper und einem damit verbundenen faserverstärkten Verstärkungselement aus Kunststoff sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Kraftfahrzeugstrukturbauteils

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1382513A2 (de) * 2002-07-17 2004-01-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeugkarosserie mit einer B-Säule
DE102011100050A1 (de) * 2011-04-29 2012-10-31 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Stützelement für eineKraftfahrzeugkarosserie
DE102012207901A1 (de) * 2012-05-11 2013-11-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeugkarosserie mit einem Knoten
CN204937248U (zh) * 2015-08-18 2016-01-06 北京汽车股份有限公司 汽车b柱及汽车
US20160016614A1 (en) * 2013-01-17 2016-01-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Body Structural Element and Method for Producing a Body Structural Element
US20160121936A1 (en) * 2013-06-12 2016-05-05 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Side Panel Assembly for Passenger Vehicles
US20160152277A1 (en) * 2013-07-25 2016-06-02 Compagnie Plastic Omnium Improved lateral upright for motor vehicle body shell
US20170073017A1 (en) * 2015-09-14 2017-03-16 Muhr Und Bender Kg B-pillar for a motor vehicle body and process of producing a b-pillar
US20170341684A1 (en) * 2015-03-02 2017-11-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Press-Hardened Shaped Metal Sheet Having Different Sheet Thicknesses and Strengths
CN107792194A (zh) * 2016-09-07 2018-03-13 穆尔和本德公司 用于机动车辆车身的b柱及具有此类b柱的机动车辆车身

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006027546A1 (de) 2006-06-14 2007-12-20 Volkswagen Ag Aufprallschutzverstärkungsteil
US8905464B2 (en) * 2009-10-29 2014-12-09 Metalsa Automotive Gmbh Vehicle part with structural reinforcement part
DE102012011878A1 (de) * 2012-06-13 2013-12-19 Audi Ag Karosserie-Tragstruktur für eine Fahrzeug-Karosserie
DE102012023653A1 (de) 2012-11-28 2014-05-28 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Kraftfahrzeugkarosserie mit Leichtbauteil
DE102013226607A1 (de) * 2013-12-19 2015-06-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Karosseriestruktur in Knotenbauweise
FR3030356B1 (fr) * 2014-12-23 2019-04-05 Renault S.A.S Procede de fabrication d'une piece de structure hybride de vehicule automobile et piece de structure hybride correspondante.
US9764769B2 (en) * 2015-02-09 2017-09-19 Honda Motor Co., Ltd. Vehicle frame structural member assembly and method
ES2724003T3 (es) 2015-09-03 2019-09-05 Evonik Degussa Gmbh Pieza componente híbrida con un refuerzo local a base de un material compuesto fibroso reticulado en dos etapas y basado en poliuretano
CN106853846B (zh) * 2015-12-09 2022-02-01 福特全球技术公司 车身部件
US10538686B2 (en) * 2017-09-27 2020-01-21 Honda Motor Co., Ltd. Multi-material assembly and methods of making thereof
DE102018205826A1 (de) * 2018-04-17 2019-10-17 Röchling Automotive SE & Co. KG Kfz-Karosserie mit Rohkarosse und Fahrzeugboden sowie einem Sicherungsstrukturbauteil

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1382513A2 (de) * 2002-07-17 2004-01-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeugkarosserie mit einer B-Säule
DE102011100050A1 (de) * 2011-04-29 2012-10-31 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Stützelement für eineKraftfahrzeugkarosserie
DE102012207901A1 (de) * 2012-05-11 2013-11-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeugkarosserie mit einem Knoten
US20160016614A1 (en) * 2013-01-17 2016-01-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Body Structural Element and Method for Producing a Body Structural Element
US20160121936A1 (en) * 2013-06-12 2016-05-05 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Side Panel Assembly for Passenger Vehicles
US20160152277A1 (en) * 2013-07-25 2016-06-02 Compagnie Plastic Omnium Improved lateral upright for motor vehicle body shell
US20170341684A1 (en) * 2015-03-02 2017-11-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Press-Hardened Shaped Metal Sheet Having Different Sheet Thicknesses and Strengths
CN204937248U (zh) * 2015-08-18 2016-01-06 北京汽车股份有限公司 汽车b柱及汽车
US20170073017A1 (en) * 2015-09-14 2017-03-16 Muhr Und Bender Kg B-pillar for a motor vehicle body and process of producing a b-pillar
CN106515862A (zh) * 2015-09-14 2017-03-22 穆尔和本德公司 用于机动车辆车身的b柱以及生产b柱的工艺
CN107792194A (zh) * 2016-09-07 2018-03-13 穆尔和本德公司 用于机动车辆车身的b柱及具有此类b柱的机动车辆车身

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US20190367095A1 (en) 2019-12-05

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