CN112313143B - 结构构件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种结构构件(1)、特别是用于机动车车身的结构构件，所述结构构件具有用于接收机械力的第一结构元件(2)。所述第一结构元件(2)至少部分地这样包围空间区域，使得在所述第一结构元件(2)的内部中形成空腔(4)。所述第一结构元件(2)具有界定所述空腔(4)的表面区域(5a、5b)，所述结构构件(1)具有至少一个第二结构元件(3、9)，所述第二结构元件与所述第一结构元件(2)连接。为了机械地加强所述第一结构元件(2)，所述结构构件具有至少一个加强元件(8、6)。所述加强元件(6)支撑所述表面区域(5a、5b)的部分区域。所述第一结构元件(2)由至少两个单独的结构元件部分(2a、2b)组装而成。

Description

结构构件

技术领域

本发明涉及一种特别是用于机动车前端的结构构件以及一种机动车前端。

背景技术

在很多应用领域中需要所述类型的结构构件。所述结构构件用于，接收和传递机械力并且将其他构件和/或结构组件相互连接。在很多使用情况中存在以下希望，即，在低重量的同时获得结构构件的高刚度并且同时确保高功能性、特别是关于所述结构构件与其他构件或者说结构组件的可连接性。

关于这一点，具有结构元件的结构构件证明是合适，所述结构元件至少部分地包围空间区域并且因此形成空腔。这样的结构元件基于其成型具有相对高的刚度。在此刚度越大，则至少部分地包围的空间区域越大。这特别是在于，具有至少部分地包围的空腔的这样的结构与实心元件相比较具有相对高的平面转动惯量。

经常也对这样的结构构件提出高功能要求，其在对造型形状的确定要求中反映出来。为了将这些要求与对可以利用具有空腔的上述结构元件实现的小重量和高刚度的要求相一致，上述类型的结构构件具有第二结构元件。所述第二结构元件与所述第一结构元件连接。在此，在第一结构元件与第二结构元件之间连接的区域中形成分界面。通过这个分界面，在这些结构元件之间可以传输机械力。以这种方式可以开发优化的结构构件，其一方面在低重量时适用于接收相对高的力，然而其另一方面也可以关于几其何结构如此灵活地设计，使得可能满足很多几何要求。

然而在具有空腔的结构元件中不利的是：所述结构元件经常例如相对于力的局部集中的导入是敏感的。这特别是由以下事实造成，即，第一结构元件关于刚度的构造特别是当由第一结构元件包围的空腔具有尽可能大的体积时中是有利的。在第一结构元件的重量相同时，这然后决定第一结构元件的邻接到空腔上的区域的相对薄的壁厚。这些区域已经在制造结构构件时相对于局部导入到第一结构元件中的力和/或压力易受影响。

发明内容

因此本发明的目的在于，给出一种结构构件或者说一种具有结构构件的机动车前端以及一种用于制造结构构件的方法，其中，上述缺点不出现或者至少在变小的范围内出现。

为此，本发明提供一种机动车前端，所述机动车前端具有结构构件，所述结构构件具有用于接收机械力的第一结构元件，所述第一结构元件至少部分地包围空间区域，使得在所述第一结构元件的内部中形成空腔，所述第一结构元件具有界定所述空腔的表面区域，所述结构构件具有至少一个第二结构元件，所述第二结构元件与所述第一结构元件连接，所述结构构件具有至少一个加强元件，所述加强元件用于机械地加强所述第一结构元件，所述加强元件支撑所述表面区域的部分区域，所述第一结构元件由至少两个单独的结构元件部分组装而成，所述加强元件和所述第一结构元件的两个结构元件部分通过所述第二结构元件相互连接，所述加强元件和所述第一结构元件的所述两个结构元件部分分别具有开口和/或留空，其特征在于，所述第二结构元件包括塑料材料，并且所述至少一个第二结构元件通过所述开口和/或留空包覆注塑并且因此将所述加强元件和所述第一结构元件的所述两个结构元件部分相互连接。

按照本发明，所述目的通过以下方式解决，即，所述结构构件具有加强元件，所述加强元件用于机械地加强所述结构构件。所述加强元件在这里支撑表面区域的部分区域，所述部分区域朝向由所述结构元件至少部分地包围的空间区域指向。按照本发明的结构构件为此具有用于接收机械力的第一结构元件，其中，所述第一结构元件至少部分地这样包围空间区域，使得在所述第一结构元件的内部中形成空腔。所述第一结构元件此外具有界定所述空腔的表面区域。所述结构构件此外具有至少一个第二结构元件，其中，所述第二结构元件与所述第一结构元件连接。此外设置有至少一个加强元件，所述加强元件机械地加强所述第一结构元件，其中，所述加强元件支撑所述表面区域的部分区域。所述第一结构元件按照本发明由至少两个单独的结构元件部分组装而成。

由此能实现：通过分界面导入第一结构元件中的力由加强元件接收，因此分界面特别指的是在第一结构元件与第二结构元件之间连接的区域中形成分界面的面。相同情况原则上也适用于在按照规定地使用按照本发明的结构构件期间导入到第一结构元件中的力。然而，在制造结构构件的范围内特别有利的是按照本发明通过加强元件支撑表面区域的部分区域。

在这里已经可以在制造结构构件时、特别是在连接第一结构元件、特别是两个结构元件部分与第二结构元件时接收导入到第一结构元件或其结构元件部分中的力。这例如已经可以在构造分界面期间发生。因此，在极端情况中阻止空腔由于在分界面的区域中作用到第一结构元件或者说其结构元件部分上的力和/或压力而萎陷。

按照本发明的结构构件的显著优点是：机械特性可以通过选择用于第一结构元件或者说其结构元件部分和第二结构元件的合适材料来优化。因此，第一结构元件或者说其结构元件部分例如可以由金属材料制成。金属材料、例如金属、如板材的特征在于高强度和良好耐久性。利用金属材料形成的空腔结构良好地适用于用作承载构件，所述承载构件跨越一定距离。备选地或补充地也可能的是：第一结构元件或结构元件部分具有塑料材料。

优选在此规定：所述加强元件和所述第一结构元件的两个结构元件部分通过所述第二结构元件相互连接。为此特别是可以固定：所述加强元件和所述第一结构元件的所述两个结构元件部分分别具有开口和/或留空。以这种方式，各个结构元件可以相互连接。

按照一种优选的实施方式，第二结构元件的第一区域这样设置在空腔的内部中，使得所述第一区域形成第二结构元件与第一结构元件的背切和/或第二结构元件在第一结构元件中的锚定。这样的连接能实现从第二结构元件向第一结构元件中的较好的力导入。在这里，优选第一结构元件或其结构元件部分具有开口，通过所述开口，第二结构元件的材料的一部分进入到空腔中。所述材料的这个部分于是在空腔内部具有妨碍第一区域通过开口离开空腔的空间延伸。优选第一区域在这里贴靠在第一结构元件的朝向空腔指向的表面的部分上。

优选第一区域和/或第二结构元件的设置在空腔内部的第二区域这样与加强元件配合作用，使得其阻止加强元件在第一结构元件中的运动。为此，第一区域和/或第二区域优选形锁合地与加强元件配合作用。第一加强元件在第一结构元件中的运动通过第一区域和/或第二区域阻止主要是当加强元件不仅在制造按照本发明的结构构件期间、而是在按照规定地使用按照本发明的结构构件期间应接收导入到第一结构元件中的力时是有意义的。

有利地，加强元件形成用于第一区域和/或第二区域的阴模。这特别是当第二结构元件利用原型方法制造时是有利的。以这种方式，在制造按照本发明的结构构件期间，第二结构元件的材料可以进入到空腔中并且在那里通过加强元件获得希望的形状。

按照本发明的一种有利的实施方式为此可以规定：所述至少一个第二结构元件延伸穿过开口和/或留空。这特别是可以在第二结构元件构造为塑料件时例如通过以下方式发生，即，所述第二结构元件通过所述开口和/或留空包覆注塑。以这种方式，所述第二结构元件将所述加强元件和所述第一结构元件的结构元件部分相互连接。

按照一种特别的实施方式为此可以规定：在所述加强元件中设置的开口构造为通道。这样的通道可以特别是在加强元件的整个长度上穿过所述加强元件并且因此建立所有构件的特别紧密的连接，特别是在第二结构元件通过通道包覆注塑的情况中。

用于加强元件的材料选择在这里以本领域技术人员的喜好设置；按照一种优选的实施方式，所述加强元件具有金属、特别是板材和/或塑料材料、特别是PA。

有利地，所述第二结构元件的材料是或包括塑料材料。所述塑料材料特别是可以PA。塑料具有以下优点，即，塑料能够置于最不同的形状中。因此，第二结构元件例如可以利用注塑方法或模压方法制造。备选地和/或补充地也可以使用物理的或化学的发泡方法。

同样可能的是：由金属材料制成第二结构元件。为此特别是提供轻金属、例如镁或铝。在金属材料的情况中优选考虑铸造方法、特别是压铸方法用于制造第二结构元件。

优选第二结构元件具有用于连接结构构件与另一个构件的连接区域。这样的连接区域用于连接按照本发明的构件与其他构件。上述类型的连接区域可以在简单情况中例如实施为孔。然而，连接区域的较复杂的设计也是可能的。因此，例如可以将螺纹和/或引导元件加工和/或成型到结构元件或者说结构元件部分中。这样的连接区域决定性地提高按照本发明的结构构件的功能性。

在这里特别有利的是：连接区域特别是关于第一结构元件的主延伸方向设置在加强元件的区域中。这具有特别的优点，即，通过连接区域导入到第二结构元件中并且通过分界面传送到第一结构元件上的力可以通过加强元件接收或者说支撑。连接区域和加强元件的空间邻近在这里决定加强元件的相对直接的并且由此特别有利的力导入。

第一结构元件的主延伸方向在此特别是理解成这样的空间方向，第一结构元件沿该空间方向具有其最大空间延展。

有利地，结构构件是机动车前端的组成部分。机动车前端理解成预装配的结构组件，所述结构组件形成机动车的前部区域。所述机动车前端优选与机动车分开地预装配并且在之后的时刻与机动车连接。在此，机动车前端可以包含不同的功能的构造元件，例如冷却器、罩锁、前照灯和其他照明元件、例如用于温度或停车辅助装置的传感器和碰撞吸收元件。

按照本发明的结构构件在这里优选形成机动车前端的装配支架。装配支架在机动车前端中构成重要的结构上的构件。所述装配支架沿车辆横向和车辆竖向在机动车前端的宽的部分上延伸。机动车前端的功能的组成部分在机动车前端的装配期间紧固在装配支架上。对应地，对这样的装配支架一方面提出对其机械特性的高要求，另一方面装配支架必须满足很多功能任务。这经常决定了装配支架的复杂的造型形状。按照本发明的结构构件因此能够特别有利地用作装配支架。

优选第一结构元件以其主延伸至少基本上平行于机动车前端的横向、即机动车横向地取向。特别是在用作装配支架时，机动车横向是这样的方向，沿所述方向，在机动车前端的情况中必须跨越最大长度。在机动车前端的区域中的具有这样取向的承载构件也称为横梁。所述承载构件可以是装配支架的组成部分或实施为单独的构件。因此，第一结构元件由于其高刚度特别是适用于用作横梁。

上面描述的发明也能够应用在方法中。用于制造按照本发明的结构构件的方法规定：首先提供第一结构元件。第一结构元件至少部分地包围空间区域。由此，在第一结构元件的内部中形成空腔。第一结构元件具有界定所述空腔的表面区域。在这里，第一结构元件具有加强元件，所述加强元件支撑表面区域的部分区域。

根据按照本发明的方法，第二结构元件成型到第一结构元件上。在这里，在加强元件的区域中产生第一结构元件与第二结构元件之间的分界面。在这个分界面上可以出现第一结构元件与第二结构元件之间的材料锁合连接。有利的是：第二结构元件借助于原型方法成形到第一结构元件上。

关于这一点特别有利的是：第二结构元件利用注塑方法成型到第一结构元件上。在这里，第一结构元件可以容纳在注塑模具中。然而，第一结构元件同样可以只部分容纳在注塑模具中。后者例如在以下情况中是有利的，即，第一结构元件具有纵向伸长的形状，第二结构元件沿第一结构元件的主延伸方向然而仅在第一结构元件的部分区域上延伸。

不仅关于按照本发明的结构构件而且关于所述方法不言而喻，所述结构构件可以除了第二结构元件之外具有其他结构元件。所述其他结构构件可以具有第二结构元件的所述特征。

附图说明

下面借助图1和图2示意性地详细解释本发明。

图1示出示例性的按照本发明的结构构件的透视图；

图2示出在图1中示出的示例性的按照本发明的结构构件的一部分的示例性横剖图。

具体实施方式

在图1中示出的结构构件1具有用于接收机械力的第一结构元件2。所述结构元件2由两个单独的结构元件部分2a、2b组成，所述结构元件部分共同地至少部分地这样包围空间区域，使得在内部中形成空腔4。所述结构构件1也具有与第一结构元件2连接的第二结构元件3。在这里示出的示例性的结构构件1此外具有设置在第一结构元件2的空腔4中的内部的加强元件8和部分地包围第一结构元件2的外部的加强元件6。加强元件6在背离第一结构元件2指向的那侧上过渡到U形的结构元件7中。

其他细节在图2的横剖图上详细解释。对第一结构元件2的剖切在以下部位上进行，在该部位上，第二结构元件3穿过第一结构元件2。两个结构元件部分2a、2b包围空腔4，加强元件8设置在所述空腔中。在此，加强元件8至少部分地贴靠在第一结构元件2的内部的表面区域5b上并且这样与其建立面接触，使得所述加强元件可以接收作用到第一结构元件2上的力。在外部的表面区域5a的外部上，加强元件6贴靠在结构元件部分2b上并且因此可以从第一结构元件2接收力或者将力释放到第一结构元件上。

在第一结构元件2由第二结构元件3穿过的区域中，不仅第一结构元件2而且两个加强元件6、8具有对齐的开口2a.1、2b.1、6a、8a。第二结构元件3的端部引导通过这些开口2a.1、2b.1、6a、8a并且形锁合地固定。

因此，第二结构元件3例如可以是塑料注塑件，所述塑料注塑件通过开口2a.1、2b.1、6a、8a注塑并且因此通过在开口2a.1中、在开口2b.1与6a之间的或在开口6a外部的区域中的背切将由第二结构元件2与两个结构元件部分2a、2b和加强元件6、8构成的结合结构保持在一起。也可能的是：第二结构元件3是预成形的塑料件，所述塑料件插入到开口2a.1、2b.1、6a、8a中并且然后例如借助于超声波焊接仪器软化并且成型到第一结构元件2和加强元件6、8的轮廓上。其他形锁合连接也是可能的。

通过这种形锁合布置结构保证：加强元件6、8保持在与第一结构元件2的表面接触中并且因此引起对结构构件1的加固。

此外，这个剖视图分别示出两个对齐的开口6b、2b.2和2b.3、6c。通过这些开口2b.2、2b.3、6b、6c，第二结构元件3形锁合地设置。优选第二结构元件9是注塑件，当然第二结构元件9的其他构建方式也可能。第二结构元件9因此将加强元件6与结构元件部分2b和内部的加强元件8连接。

如此构建的结构构件1的特征在于高轻度，其中，通过至少部分地贴靠的加强部6、8实现结构构件1的高刚度。

如此构建的结构构件1可以到处在需要在低重量时的高刚度的地方装入。特别是在车辆结构中、特别是在机动车前端区域中，所述结构构件1例如可以作为装配支架装入。

Claims (10)

1.机动车前端，所述机动车前端具有结构构件(1)，所述结构构件具有用于接收机械力的第一结构元件(2)，所述第一结构元件(2)至少部分地包围空间区域，使得在所述第一结构元件(2)的内部中形成空腔(4)，所述第一结构元件(2)具有界定所述空腔(4)的表面区域(5a、5b)，所述结构构件(1)具有至少一个第二结构元件(3、9)，所述第二结构元件(3)与所述第一结构元件(2)连接，所述结构构件(1)具有至少一个加强元件(8、6)，所述加强元件用于机械地加强所述第一结构元件(2)，所述加强元件(6)支撑所述表面区域(5a、5b)的部分区域，所述第一结构元件(2)由至少两个单独的结构元件部分(2a、2b)组装而成，所述加强元件(6、8)和所述第一结构元件(2)的两个结构元件部分(2a、2b)通过所述第二结构元件(3、9)相互连接，所述加强元件(6、8)和所述第一结构元件(2)的所述两个结构元件部分(2a、2b)分别具有开口(6a、8a或2a.1、2b.1)和/或留空，其特征在于，所述第二结构元件(3、9)包括塑料材料，并且所述至少一个第二结构元件(3、9)通过所述开口和/或留空包覆注塑并且因此将所述加强元件(6、8)和所述第一结构元件(2)的所述两个结构元件部分(2a、2b)相互连接。

2.按照权利要求1所述的机动车前端，

其特征在于，

所述塑料材料是PA。

3.按照权利要求1所述的机动车前端，

其特征在于，

所述结构构件(1)是装配支架。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的机动车前端，

其特征在于，

所述第一结构元件(2)以其主延伸方向(X)至少基本上平行于机动车前端的横向地取向。

5.按照权利要求1至3中任一项所述的机动车前端，

其特征在于，

在所述加强元件(8)中设置的开口构造为通道。

6.按照权利要求1至3中任一项所述的机动车前端，其特征在于，

所述第一结构元件(2)的结构元件部分(2a、2b)具有金属和/或塑料材料。

7.按照权利要求6所述的机动车前端，其特征在于，

所述金属是板材。

8.按照权利要求1至3中任一项所述的机动车前端，

其特征在于，

所述加强元件(6、8)具有金属和/或塑料材料。

9.按照权利要求8所述的机动车前端，

其特征在于，

所述金属是板材。

10.按照权利要求8所述的机动车前端，

其特征在于，

所述塑料材料是PA。

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