CN113365903B - 机动车辆的铸件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动车辆的铸件、尤其是由铝制成的铸件，该铸件包括至少两个上壁(6)，该至少两个上壁从底壁(7)沿第一方向(Z1)上升并且构成通道，其特征在于，该铸件进一步包括至少两个下壁(8)，该至少两个下壁沿与该第一方向(Z1)相反的第二方向(Z2)将这些上壁(6)延伸超过该底壁(7)，使得这些上壁(6)和这些下壁(8)与该底壁(7)形成横向于该通道的总体上H形的截面，在一个或多个预定截面中，该铸件进一步包括至少一个上内肋(9)、至少一个外部肋(10)、至少一个下内肋(11)，该至少一个上内肋在H内部延伸并且横向地延伸至这些上壁(6)并且延伸至该底壁(7)，该至少一个外部肋在H外部延伸，形成该上内肋(9)的延伸部，该至少一个下内肋在H内部延伸并且形成该上内肋(9)的延伸部，该上内肋(9)和该下内肋(11)的形状被确定成使得H的中央区域(ZC)中的该上内肋(9)的减小高度由相同中央区域(ZC)中的该下内肋(11)的增加高度补偿，这个高度是相对于该底壁(7)考虑的。

Description

机动车辆的铸件

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的铸件。本发明更具体地涉及一种铝铸件，该铝铸件构成例如机动车辆的底部结构的前纵梁肘接部或后纵梁肘接部的一部分。这种纵梁肘接部是车辆的结构部件(通常在前隔板的侧向区域中将车辆的前纵梁连接至车辆的中央纵梁)，或者是将后纵梁连接至车辆裙部的结构部件。

背景技术

针对燃烧式发动机、混合动力车辆和电动车辆的低消耗的轻量化的限制使得机动车辆制造商优先考虑结构节点的铝铸件，这些结构节点先前被设计为由冲压板制成，并且在工厂工艺中通过焊接(称为“金属连结”技术)组装。例如，某些车辆的纵梁肘接部就是这种情况，这些纵梁肘接部是在车辆的车身外壳的两侧提供车辆的前纵梁或后纵梁与车辆的底部结构的中央纵梁或裙部之间的接口的结构部件。这种前纵梁肘接部还连接至横向结构横构件、通常是下隔板横构件。它们在多个力路径的交叉点处安装在车辆的底部结构上，使它们保持车辆乘客舱单元的完整性。因此，这些纵梁肘接部必须极具刚性并在不同区域被增强。在感兴趣的示例中，纵梁肘接部由称为在车身外壳之下的下部部分和称为在乘客舱内部的上部部分组成，该下部部分和该上部部分彼此连结以便形成特别刚性的中空本体。因此，纵梁肘接部的下部部分由铝铸件制成。这种元件常规地设置有相对密集的加强肋网，以对抗铝相对于参考钢的低材料密度。应注意的是，上部部分可以由硬化钢板制成。纵梁肘接部的多种不同的多材料部分的组装通过自刺穿铆钉类型的机械连接件来确保，但也通过环氧基胶来确保，从而确保车身外壳具有更好的刚度并从结构上增强这些机械连接件，与常规的点焊相比，这些机械连接件容易撕裂。

此外，通过电泳的表面处理和防腐处理，使结构浸入在多种不同的化学和电化学浴中。流体经由孔口(称为脱泡、清空和反法拉第笼电场供应孔口)进入中空本体，以便确保必要的保护，包括对纵梁肘接部内部的保护。在从这些浴中的每一个浴移除后，必须从中空本体中排出/清空流体。在已知的钢制车辆结构上，纵梁肘接部的下部部分涉及类似于盆地的自然流动原理，从而使对于多个孔的需要最小化。与铸造肘接部不同，肋网产生了用于保持流体的多个区域，这些区域需要通过为这些单元中的每个添加直径小于10mm的小孔来排出流体。

现在，这些孔口必须完全堵塞，以防止水进入中空本体，原因如下：环氧基胶对水非常敏感，这会使其失去结构特性，并因此对其耐久性产生负面影响。此外，纵梁肘接部的钢和铝的组合导致这两种材料之间出现电势差，这将导致在存在易腐蚀铝的电解质(比如水)的情况下出现电镀现象。因此，必须将多滴胶黏剂用于部件周边密封和/或将可膨胀插入件和/或遮板或球粒用于孔口来使纵梁肘接部完全密封。对结构的两侧进行计数，可以很容易地计数要堵塞的几十个孔口，这代表了不可忽视的额外生产成本，这些额外的关闭操作不可自动化，并且因此需要专用于这一新限制的操作者。

发明内容

本发明的目的是通过提出通常用于形成机动车辆的纵梁肘接部的铝铸件来弥补上述缺点，该铝铸件具有最佳的完整性和机械刚度，同时消除或大幅减少了排出防腐和表面处理流体所需的孔口数量。

为此目的，本发明的主题是一种用于机动车辆的铸件、尤其是由铝制成的铸件，该铸件包括至少两个上壁，该至少两个上壁从底壁沿第一方向上升形成通道，其特征在于，该铸件还包括至少两个下壁，该至少两个下壁沿着与该第一方向相反的第二方向将这些上壁延伸超过该底壁，使得这些上壁和这些下壁与该底壁形成横向于该通道的截面，该截面具有H的整体形状，在一个或多个给定截面中，该铸件还包括至少一个上内肋、至少一个外部肋、至少一个下内肋，该至少一个上内肋在H内部延伸并且横向地延伸至这些上壁并且延伸至该底壁，该至少一个外部肋在H外部在该上内肋的延伸部中延伸，该至少一个下内肋在H内部并且在该上内肋的延伸部中延伸，该上内肋和该下内肋的形状被确定成使得H的中央区域中的该上内肋的减小高度由相同中央区域中的该下内肋的增加高度补偿，这个高度是相对于该底壁考虑的。

下文呈现了本发明的其他有利特征。

该上内肋具有自由边缘，该自由边缘具有U的整体形状，该U的中央区域与该底壁基本上齐平或重合，从而为流体的循环留有通道。

这些上壁包括基本上平行于该底壁并且沿相反的方向布置的上延伸部，该外部肋抵靠该上壁的外部面和该上延伸部的下部面，这些延伸部通常位于两个连接件之间，并保证横向力的传递。

该下内肋具有抵靠这些下壁的侧向部分和具有增加高度的中央部分，这些侧向部分通过相对于这些侧向部分和相对于该中央部分高度减小的中间区域而连接至该中央部分，这些高度是相对于该底壁考虑的。

该下内肋的这些侧向部分具有相对于这些下壁的内部面相切地布置的自由边缘，这个自由边缘在这些下壁之间还具有曲线整体形状。

该下内肋的中央部分的高度在5mm与20mm之间、尤其是基本上等于10mm，这个高度是相对于该底壁考虑的，以便允许安装该肋，从而校正与上述自由边缘相关联的弱点。

该上内肋和该下内肋具有组合高度，该组合高度至少在H的中央区域的一部分中基本上恒定，这个高度是相对于该底壁考虑的，并且该中央区域中所讨论的部分平行于该底壁在10mm与30mm之间的尺寸上延伸。

这些下壁的高度在5mm与20mm之间、尤其是基本上等于10mm，这个高度是相对于该底壁考虑的。

该铸件在该H的高度大于50mm的意义上被称为是深的。

该铸件包括多个空腔，每个空腔由上壁和底壁界定，这些空腔在顶部开放并且包含至少一个上内肋，而下壁向下指向并且在这些下壁之间在该上内肋的延伸部中包含至少一个下内肋。

该铸件构成了形成机动车辆底部结构的前纵梁或后纵梁与中央纵梁之间的接口的纵梁肘接部的下部部分。

附图说明

在阅读本发明的非限制性示例的以下说明并参照附图后，将更好地理解本发明。

[图1]示出了从车辆的底部结构的结构组件的左手部分的下方观察到的透视图，该结构组件包括根据本发明的铸件，此铸件是纵梁肘接部。

[图2]示出了图1中的铸件的局部放大视图。

[图3]示出了图1中的铸件的内部视图，换言之示出了俯视图。

[图4]示出了图1中的铸件的外部视图，换言之示出了仰视图。此铸件是图3的被翻转180°之后的铸件。

[图5]示出了根据现有技术的在没有肋的区域中的U形铸件的部分截面。

[图6]示出了根据现有技术的在穿过加强肋的连接板的区域中的铸件的部分截面。

[图7]示出了根据现有技术的在穿过流体排出孔口的区域中的铸件的部分截面。

[图8]示出了根据本发明的在没有肋的区域中的H形铸件的部分截面。

[图9]示出了根据图8的在穿过加强肋的连接板的区域中的铸件的部分截面。

[图10]示出了图9中的部分截面的放大视图，指示了与所描述的两个示例性实施例相对应的尺寸。

[图11]是通过指示，指示了现有技术的U形截面与根据本发明的H形截面之间相比较的尺寸和惯量的示例的表格。

具体实施方式

在说明中，方向和取向是参考汽车设计中常规使用的直接正交参考系给出的，其中X表示车辆的前后纵向方向、朝车辆后部指向；Y是横向于车辆的方向、朝车辆右侧指向；Z是竖直方向、向上指向。

“前”和“后”的概念是参考朝向车辆前方的正常行驶的方向来给出的。术语“上”和“下”是位置的指示，应根据“顶部”和“底部”的常规概念考虑。

图1和图2示出了形成机动车辆的底部结构的一部分的结构元件的组件。所展示的组件位于车辆的左手侧，应该理解的是，除了一些细节之外，右手侧以相同的方式对称地布置。此组件在其中央处具有前纵梁肘接部1，该前纵梁肘接部实现了车辆的底部结构的前纵梁2与中央纵梁3之间的连结，该前纵梁和该中央纵梁分别示出在图1的左侧，并基本上沿车辆的纵向方向X延伸。车辆的前左纵梁肘接部1和前右纵梁肘接部常规地通过图1和图2中部分示出的中间隔板横构件4彼此连接。纵梁肘接部1的下部部分构成了铝铸件5。纵梁肘接部1还具有由冲压钢板制成的上部部分，该冲压钢板被添加到铸件5并与该铸件形成中空本体。在披露内容的其余部分，仅关注铸件5。此铸件包括了提供铸件必要的机械完整性的加强肋网。

图3和图4分别展示了铸件5的内部视图和外部视图，即从上到下的视图，同时考虑此铸件封闭中空本体的事实。可以在此铸件5的两面看到肋网，如下文将看到的。此肋网由壁和肋组成，壁和肋相对于底壁基本上垂直和竖直地延伸，该底壁在此基本上是水平的。术语“水平的”在此应在广义上考虑，这是鉴于纵梁肘接部具有略微弯曲的整体形状并且在其前部部分朝车辆前纵梁上升的事实。

为了展示本发明，考虑铸件5的截面，此截面内接在基本上竖直的截面平面中。根据本发明的铸件的此截面的一部分在图9和图10中被示出。

在此截面中，铸件5包括两个上壁6，这两个上壁从底壁7沿第一方向Z1上升形成通道。此通道垂直于截面延伸，并且基本上沿X或Y方向、或沿X和Y方向的组合延伸。铸件5的纵横交错的肋网意味着在铸件的多个截面中可以找到相同类型的布置。铸件5包括至少两个下壁8，该至少两个下壁沿与第一方向Z1相反的第二方向Z2将上壁6延伸超过底壁7，使得上壁6和下壁8与底壁7形成横向于通道的截面，该截面具有H的整体形状。

根据本发明，在至少一个给定截面中，铸件5还包括至少一个上内肋9、至少一个外部肋10、至少一个下内肋11，该至少一个上内肋在H内部延伸并且横向地延伸至上壁6并且延伸至底壁7，该至少一个外部肋在H外部在上内肋9的延伸部中延伸，该至少一个下内肋在H内部并且在上内肋9的延伸部中延伸。这些肋内接在同一截面中，并且因此在单个平面中。在此截面中，底壁7、上壁6和下壁8的H形嵌入上述肋的连接板中。肋的脱模拔模斜度大约为2°到4°，该脱模拔模斜度具有在底壁7附近的尖端(较窄)与基部(较宽)之间可变的厚度。上内肋9和下内肋11均是如此。平均或最宽厚度基本上对应于底壁7和上壁6以及下壁8的厚度。背离肋的平面移出其厚度区域(沿垂直于图9和图10的平面的方向，在由上壁6和底壁7界定的通道内)，发现与以上参考图8所描述的构型一致的H形构型。这就是为何在图9和图10中以虚线示出H形。

根据本发明的一个值得注意的方面，上内肋9和下内肋11的形状被确定成使得H的中央区域ZC中的上内肋9的减小高度由相同中央区域ZC中的下内肋11的增加高度补偿。这些高度是相对于底壁7考虑的，并且分别地沿关于上内肋9的方向Z1和沿关于下内肋11的方向Z2测量。

根据本发明的另一个值得注意的方面，上内肋9具有自由边缘，该自由边缘具有U的整体形状，如在图9和图10中可以看到的。U的中央区域与底壁7基本上齐平或重合。换言之，在H的中央区域ZC中，U的自由边缘相对于底壁7的上表面相切地布置。这具有允许在由上壁6和底壁7界定的通道内部输送电泳和表面处理流体的优点。上内肋9的中央处的这种低布置使得由一个或多个肋隔开的空间相联通，并且这允许流体被输送并到达主排出开口，而不必提供在每个空腔中在肋两侧分布的大量孔口。

参考图8，上壁6包括基本上平行于底壁7并沿相反方向布置的上延伸部12。因此，这些上延伸部12的形状被确定成与上壁6成直角，在每个面的冲压拔模斜度在3°至5°的范围内。如在图9和图10中可以看到的，每个外部肋10抵靠上壁6的对应外部面和上延伸部12的下部面两者。

此外，下内肋11具有抵靠下壁8的侧向部分13，并且更准确地，抵靠下壁的内部面。下内肋8的这些侧向部分13使得肋的自由边缘与下壁8的内部面相切地布置。下内肋11还具有中央部分14，该中央部分具有针对分配给喷漆组装的车身外壳的构造体积而被最大化的增加高度。侧向部分13通过相对于侧向部分13和相对于中央部分14高度减小的中间区域15而连接至中央部分14。这些高度是沿Z2方向相对于底壁7考虑的。中央部分14位于中央区域ZC的中间，这些与下壁8等距。应注意的是，下内肋11的自由边缘在下壁8之间具有曲线整体形状，连续的“侧向部分13、中间区域15、中央部分14、中间区域15和侧向部分13”具有交替高度的波浪形状。

根据本发明的具体实施例，下内肋11的中央部分14的高度在5mm与20mm之间。在本发明的示例性实施例中，中央部分14的这个高度基本上等于10mm，这个高度是相对于底壁7考虑的。

下壁8的高度在5mm与20mm之间，并且特别是基本上等于10mm，这个高度是相对于底壁7考虑的。如图10中以实线所展示的，在本发明的一个具体实施例(“变体2”)中，下内肋11的高度等于下壁8的高度。本发明的另一个实施例(“变体1”)还以虚线被展示，其中，下内肋11在其中央部分14和中间区域15中都具有较小的高度。通过指示，与变体2相比，变体1的中央部分的高度降低了大约25％，中间区域的高度降低了大约50％。

根据本发明的一个特别有利的方面，上内肋9和下内肋11具有组合高度，该组合高度至少在H的中央区域ZC的一部分中基本上恒定，这个高度是相对于底壁7考虑的。在不是穷尽的展示的实施例中，中央区域ZC中所讨论的部分平行于底壁7在10mm与30mm之间的尺寸上延伸。结果，下内肋11的自由边缘具有的形状以基本上平行的方式“跟随”上内肋9的自由边缘形状。因此，肋9、11的高度在底壁7的上方和下方彼此补偿，以便不会由于U的中央处的上内肋9的高度损失而削弱铸件5。

参考图5至图7，本发明的特定特征得到更好的强调，这些附图展示了现有技术的常规铸件的部分截面。在这种情况下，以上所展示的H形状由U形成，其仅由侧壁A和底壁B界定、没有下壁。上内肋C连接侧壁A。为了提供等同于本发明的机械完整性和刚度，在这种情况下，上内肋C具有自由边缘，该自由边缘必须在底壁B上方，这构成了障碍物并将用于从结构中排出处理流体的空腔隔开。如图7中所展示的，一个或多个孔口D在每个空腔的底部处是必不可少的，以便允许流体排出。本发明使得能够非常有利地绕开该限制，该限制要求在该过程的后期进行长时间且昂贵的堵塞操作，并且可避免增加产品成本。

惯量和质量的对比表格如图11中所示，通过指示来示出在性能方面的趋势并且没有任何限制。

此表格在第一列中平行地放置了图5至图7中现有技术的U形截面的值，在第二列和第三列中放置了与如上所述的本发明的变体1和变体2相对应的值。变体1具有相对于变体2的减小高度的下内肋，该下内肋更高并且最佳地利用由H的较低区域中的空间限定的分配体积。

根据本发明的一个特征，铸件5在H的高度(即上壁6和下壁8的组合高度)大于50mm的意义上被称为是深的。在示例性实施例中，组合高度通常大约为60mm、70mm或80mm。

对于铸件5的给定的部分截面A-A(参见图4并通过将图3所展示的铸件翻转180°)，上文描述可以应用于铸件的多个部分截面，根据所讨论的肋网的形状在不同区域和不一定平行的平面内进行。具体地，图1至图4中所展示的铸件5包括多个空腔，每个空腔由上壁和底壁界定，这些空腔在顶部开放并且包含至少一个上内肋。下壁向下指向，并且在这些下壁之间在上内肋的延伸部中包含至少一个下内肋。

在上述描述中，铸件5构成了形成机动车辆的底部结构的前纵梁2与中央纵梁3之间的接口的前纵梁肘接部1的下部部分。在变体实施例中，相同类型的铸件可以用于后纵梁肘接部(未示出)，该后纵梁肘接部形成了后纵梁与车辆的裙部之间的接口。

当然，本发明并不限于以上所述的实施例或变体实施例，而是包括这些装置的所有技术等效物。

Claims (14)

1.一种用于机动车辆的铸件，该铸件包括至少两个上壁(6)，该至少两个上壁从底壁(7)沿第一方向(Z1)上升形成通道，其特征在于，该铸件还包括至少两个下壁(8)，该至少两个下壁沿与该第一方向(Z1)相反的第二方向(Z2)将这些上壁(6)延伸超过该底壁(7)，使得这些上壁(6)和这些下壁(8)与该底壁(7)形成横向于该通道的截面，该截面具有H的整体形状，在一个或多个给定截面中，该铸件还包括至少一个上内肋(9)、至少一个外部肋(10)、至少一个下内肋(11)，该至少一个上内肋在该H内部延伸并且横向地延伸至这些上壁(6)并且延伸至该底壁(7)，该至少一个外部肋在该H外部在该上内肋(9)的相对于上壁(6)的延伸方向上延伸，该至少一个下内肋在该H内部并且在该上内肋(9)的相对于底壁(7)的延伸方向上延伸、并且抵靠这些下壁(8)的内部面，该上内肋(9)和该下内肋(11)的形状被确定成使得该H的中央区域(ZC)中的该上内肋(9)的减小高度由相同中央区域(ZC)中的该下内肋(11)的增加高度补偿，这个高度是相对于该底壁(7)考虑的、并且分别关于上内肋(9)沿着所述第一方向(Z1)而关于下内肋(11)沿着所述第二方向(Z2)测量。

2.如权利要求1所述的铸件，其特征在于，该上内肋(9)具有自由边缘，该自由边缘具有U的整体形状，该U的中央区域与该底壁(7)基本上齐平或重合。

3.如权利要求1或2所述的铸件，其特征在于，这些上壁(6)包括基本上平行于该底壁(7)并沿相反的方向布置的上延伸部(12)，该外部肋(10)抵靠该上壁(6)的外部面并抵靠该上延伸部(12)的下部面。

4.如权利要求1或2所述的铸件，其特征在于，该下内肋(11)具有抵靠这些下壁(8)的侧向部分(13)和具有增加高度的中央部分(14)，这些侧向部分(13)通过相对于这些侧向部分(13)和相对于该中央部分(14)高度减小的中间区域(15)而连接至该中央部分(14)，这些高度是相对于该底壁(7)考虑的。

5.如权利要求4所述的铸件，其特征在于，该下内肋(11)的这些侧向部分(13)具有自由边缘，该自由边缘相对于这些下壁(8)的内部面相切地布置，此自由边缘在这些下壁(8)之间还具有曲线整体形状。

6.如权利要求4所述的铸件，其特征在于，该下内肋(11)的该中央部分(14)的高度在5mm与20mm之间，这个高度是相对于该底壁(7)考虑的。

7.如权利要求6所述的铸件，其特征在于，该下内肋(11)的该中央部分(14)的高度基本上等于10mm。

8.如权利要求1或2所述的铸件，其特征在于，该上内肋(9)和该下内肋(11)具有组合高度，该组合高度至少在该H的该中央区域(ZC)的一部分中基本上恒定，这个高度是相对于该底壁(7)考虑的，并且该中央区域(ZC)的所述一部分平行于该底壁(7)在10mm与30mm之间的尺寸上延伸。

9.如权利要求1或2所述的铸件，其特征在于，这些下壁(8)的高度在5mm与20mm之间，这个高度是相对于该底壁(7)考虑的。

10.如权利要求9所述的铸件，其特征在于，这些下壁(8)的高度基本上等于10mm。

11.如权利要求1或2所述的铸件，其特征在于，该铸件在该H的高度大于50mm的意义上被称为是深的。

12.如权利要求1或2所述的铸件，其特征在于，该铸件包括多个空腔，每个空腔由上壁(6)和底壁(7)界定，这些空腔在顶部开放并且包含至少一个上内肋(9)，而下壁(8)向下指向并且在这些下壁之间在该上内肋(9)的相对于底壁的延伸方向上包含至少一个下内肋(11)。

13.如权利要求12所述的铸件，其特征在于，该铸件构成了形成机动车辆的底部结构的前纵梁(2)或后纵梁与中央纵梁(3)之间的接口的纵梁肘接部(1)的下部部分。

14.如权利要求1所述的铸件，其特征在于，该铸件由铝制成。