本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動車車身的車架結(jié)構(gòu)，該車架結(jié)構(gòu)具有至少兩個型材構(gòu)件和將所述型材構(gòu)件相互連接的連接接頭/連接節(jié)點。

本發(fā)明還涉及一種機(jī)動車車身和用于制造在型材構(gòu)件上的托架的方法。

背景技術(shù)：

由現(xiàn)有技術(shù)已知了用于機(jī)動車、特別是乘用車的車身結(jié)構(gòu)，該車身結(jié)構(gòu)由多個預(yù)制的型材構(gòu)件形成，其中，型材構(gòu)件在所謂的接頭位置處借助于連接接頭(接頭元件)接合或者說相互連接。關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)例如參考專利文獻(xiàn)de10256608a1、de102014209991a1和de102007027593a1。此外，為這種具有由型材構(gòu)件形成的車架或車架部段的車身結(jié)構(gòu)也使用了由纖維塑料復(fù)合物制成的型材構(gòu)件，由此可以偶爾實現(xiàn)顯著的重量節(jié)省。關(guān)于相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)例如參考專利文獻(xiàn)de4423642c1、de102013226607a1和de102013220209a1。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，提供以下可能性，即如何能夠在有關(guān)類型的車架結(jié)構(gòu)中改進(jìn)與其它構(gòu)件的連接。

該目的通過一種根據(jù)本發(fā)明的相應(yīng)于權(quán)利要求1的特征的車架結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。本發(fā)明通過一項并列的獨立權(quán)利要求也擴(kuò)展地涉及一種根據(jù)本發(fā)明的、用于制造或者說生產(chǎn)托架或者說用于給車架結(jié)構(gòu)或至少一個型材構(gòu)件配備至少一個托架的方法。本發(fā)明通過另一項并列的獨立權(quán)利要求還擴(kuò)展地涉及一種機(jī)動車車身，該機(jī)動車車身具有根據(jù)本發(fā)明的車架結(jié)構(gòu)和/或至少一個在應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法的情況下制造的托架。本發(fā)明的優(yōu)選的改進(jìn)方案和設(shè)計方案對于所有發(fā)明主題類似地由從屬權(quán)利要求、后續(xù)的說明及附圖中得出。

根據(jù)本發(fā)明的車架結(jié)構(gòu)的特征在于，所述型材構(gòu)件中的至少一個型材構(gòu)件具有至少一個由纖維增強(qiáng)的塑料制成的托架。也就是說，有關(guān)的型材構(gòu)件設(shè)計為具有至少一個集成的托架。

托架可理解為一種形鎖合地和/或材料結(jié)合地固定在有關(guān)的型材構(gòu)件上的、設(shè)計為突出狀的支承元件，在該支承元件上可以固定或支撐其它構(gòu)件(安裝件)和/或利用該支承元件可以將車架結(jié)構(gòu)本身固定或支撐在機(jī)動車車身中。托架為此優(yōu)選地設(shè)計為具有至少一個模制形成的連接部段，特別是以連接面或旋緊面的型式。此外，托架可以具有至少一個負(fù)載導(dǎo)入元件、例如金屬插入物，其被固定在纖維增強(qiáng)的塑料材料中并且可以用作傳力點和特別是用作旋緊點。

型材構(gòu)件特別可理解為一種伸長的、桿狀的構(gòu)件，該構(gòu)件具有被規(guī)定的橫截面形狀(輪廓)，該型材構(gòu)件可以具有直線的或彎曲的或者說折彎的軸向走向。橫截面形狀或者說輪廓可以在該軸向走向上改變。優(yōu)選地，有關(guān)的型材構(gòu)件是空心型材構(gòu)件?？招男筒臉?gòu)件可理解為具有封閉的橫截面(空心輪廓)和至少一個型材腔的管狀的型材構(gòu)件。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的車架結(jié)構(gòu)的所有型材構(gòu)件都是空心型材構(gòu)件。

優(yōu)選地，至少有關(guān)的型材構(gòu)件或者說空心型材構(gòu)件由纖維塑料復(fù)合物(fkv)或者說纖維塑料復(fù)合材料制成。纖維塑料復(fù)合材料可理解成由塑料基質(zhì)和增強(qiáng)纖維組成的、經(jīng)過加強(qiáng)和硬化的纖維塑料復(fù)合原料。塑料材料(基質(zhì))可以是熱固性的或熱塑性的塑料。增強(qiáng)纖維可以例如是碳纖維、玻璃纖維、人造纖維或混合纖維。優(yōu)選地，該增強(qiáng)纖維是所謂的連續(xù)單絲。型材例如可以通過拉擠成型或者說以擠拉成型方法制造。同樣也可以編結(jié)或卷繞所述型材。

托架由纖維增強(qiáng)的塑料制成。纖維增強(qiáng)的塑料材料可以例如被噴射或壓緊到有關(guān)的型材構(gòu)件上，如下面還要詳細(xì)說明。塑料材料(基質(zhì))可以是熱固性的或熱塑性的塑料。增強(qiáng)纖維可以例如是碳纖維、玻璃纖維、人造纖維或混合纖維。優(yōu)選地，該增強(qiáng)纖維是短纖維，該短纖維可以具有1mm至100mm、優(yōu)選2mm至50mm和特別3mm至25mm的長度。特別優(yōu)選地，該增強(qiáng)纖維是再生纖維。

優(yōu)選地，托架設(shè)計為在有關(guān)的位置處完全圍繞型材構(gòu)件，也就是說托架設(shè)計為(沿周向)以套環(huán)形式或以管箍形式圍繞型材構(gòu)件。

托架可以布置在型材構(gòu)件的自由的——也就是說不在連接接頭中連接的——端部上。在此優(yōu)選地，托架也同時形成型材端頭。

根據(jù)本發(fā)明的用于制造或者說生產(chǎn)在用于根據(jù)本發(fā)明的車架結(jié)構(gòu)的型材構(gòu)件上的托架的方法包括以下步驟：

-將型材構(gòu)件定位在生產(chǎn)托架的壓模中，其中，該型材構(gòu)件還未被連接或已經(jīng)能夠通過至少一個連接接頭與至少一個另外的型材構(gòu)件連接；

-在添加含有纖維的和特別是含有短纖維的模塑料/塑料物料的情況下執(zhí)行模壓成型過程以用于生產(chǎn)托架；

-(在模塑料硬化之后)打開壓模并取出型材構(gòu)件連同在該型材構(gòu)件上模制形成的托架。

壓模特別是多部件式的、具有模塑成型的型腔模具型腔的壓模。含有纖維的模塑料可以在關(guān)閉壓模之后或必要時只能在關(guān)閉壓模之后(注射壓縮模塑)才被引入模具型腔中。含有纖維的模塑料例如可以是smc材料(片狀模塑料)或bmc材料(塊狀模塑料)。

優(yōu)選地，型材構(gòu)件是空心型材構(gòu)件并且托架應(yīng)該模制形成在該型材構(gòu)件的自由端部或者說型材端部上，其中，開口的型材端部首先通過封閉元件封閉，該封閉元件隨后在模壓成型期間阻止含有纖維的模塑料侵入空心型材構(gòu)件中。

封閉元件特別由塑料泡沫材料或者說人造泡沫塑料制成并且以插塞或栓塞的形式封閉開口的型材端部。塑料泡沫材料特別是耐高溫的和抗壓的、優(yōu)選閉孔的硬質(zhì)泡沫或者說硬質(zhì)泡沫塑料，例如pmi基(聚甲基丙烯酰亞胺)或者pu基(聚氨酯)。由塑料泡沫材料制成的封閉元件可以例如由預(yù)制的泡沫材料(特別是泡沫半成品、例如硬質(zhì)塑料板或類似物)制成并且粘合到打開的型材端部中。另一種可能性在于，使開口的型材端部起泡沫并且由此以插塞或栓塞的形式使型材端部封閉。插塞或栓塞的形式的封閉元件的封閉深度(這是指插入深度、粘合深度或起泡沫深度)可以為10mm至100mm，優(yōu)選為20mm至80mm，特別優(yōu)選為40mm至60mm并且特別為大約50mm。

附圖說明

下面示例性地并且以不產(chǎn)生限制的方式根據(jù)示意圖詳細(xì)說明本發(fā)明。在附圖中示出的和/或在下面說明的特征可以——也以脫離具體的特征組合的方式——是本發(fā)明的共同的特征并且改進(jìn)本發(fā)明。

圖1在透視圖中示出由空心型材構(gòu)件形成的、機(jī)動車車身的車架結(jié)構(gòu)。

圖2示出圖1中的車架結(jié)構(gòu)上的型材端頭的截面。

圖3在多個截面圖中示出圖1中的車架結(jié)構(gòu)上的托架的制造。

具體實施方式

圖1示出后部的車架結(jié)構(gòu)或者說車后部結(jié)構(gòu)100，該車架結(jié)構(gòu)是乘用車車身的較大的車架結(jié)構(gòu)(空間構(gòu)架-車架)的一部分。車架結(jié)構(gòu)100包括多個由纖維塑料復(fù)合材料制成的并彼此分開地預(yù)制的空心型材構(gòu)件120、120a、130、130a、140、140a和150，這些空心型材構(gòu)件通過連接接頭160和160a牢固地相互連接。連接接頭160和160a因此是將多個型材構(gòu)件在其接頭側(cè)的型材端部上相互連接的連接元件。連接接頭160和160a由纖維增強(qiáng)的塑料k制成。此外，用作縱向承載件的車架型材部件130和130a在其自由的、遠(yuǎn)離連接接頭160和160a指向的型材端部上配設(shè)有型材端頭170和170a。型材端頭170和170a同樣由纖維增強(qiáng)的塑料k制成。

空心型材構(gòu)件120、120a、130、130a、140、140a和150例如借助拉擠成型(纖維塑料復(fù)合物-拉擠成型型材)、編結(jié)或卷繞方式制造?？招男筒臉?gòu)件120、120a、130、130a、140、140a和150可以根據(jù)負(fù)載不同地設(shè)計并且因此具有不同的橫截面和/或壁厚和/或也可以由不同的纖維塑料復(fù)合材料制成。此外，空心型材構(gòu)件120、120a、130、130a、140、140a和150可以在其縱向伸長的范圍上設(shè)計為具有變化的橫截面。

此外，車架結(jié)構(gòu)100可以具有開口的型材構(gòu)件(例如u形型材)和/或?qū)嵭男筒臉?gòu)件、以及由其它材料(例如金屬)制成的型材構(gòu)件，其中，這種型材構(gòu)件也可以通過連接接頭160或160a接合到車架結(jié)構(gòu)100中。車架結(jié)構(gòu)100在盡管其重量輕的情況下仍具有突出的強(qiáng)度、剛性和碰撞穩(wěn)定性。

同樣用作縱向承載件的車架型材部件120和120a設(shè)計為具有套環(huán)形式的托架180和180a，該托架例如用作發(fā)動機(jī)支承件和/或用于固定行駛機(jī)構(gòu)組件。托架180和180a同樣由纖維增強(qiáng)的塑料k制成。用185表示托架180和180a上的平面的連接部段，該連接部段例如用于連接或支撐發(fā)動機(jī)支承件或類似物。

下面根據(jù)圖3說明這種托架180的制造或產(chǎn)生。為了制造托架180，將空心型材構(gòu)件120以其相關(guān)的部段插入生產(chǎn)托架180的壓模200中，如在圖3a中所示。多件式的壓模200這樣設(shè)計，使得實現(xiàn)空心型材構(gòu)件120的位置準(zhǔn)確的固定。

在定位空心型材構(gòu)件120之前已經(jīng)被引入的含有短纖維的或者說包含短纖維的模塑料k位于模具下部210的模具型腔230中，特別是熱固性的基質(zhì)(樹脂)。在定位空心型材構(gòu)件120之后繼續(xù)向空心型材構(gòu)件120在相關(guān)的位置處涂覆含有短纖維的模塑料k，例如借助于所示出的噴射設(shè)備300。

隨后通過模具上部220的降低關(guān)閉壓模200，如在圖3b中示出，并且執(zhí)行模壓成型過程。在該模壓成型過程中，包含短纖維的模塑料k的規(guī)定量分布在型腔230中并且圍繞空心型材構(gòu)件120分布，也就是說空心型材構(gòu)件120在相關(guān)的位置處被含有短纖維的模塑料k包圍成型，其中，在必要時也可以在含有短纖維的模塑料k與空心型材構(gòu)件120之間形成材料結(jié)合的連接。在模壓成型期間借助于密封件241和242實現(xiàn)了模具型腔230的密封。

含有纖維的模塑料k例如可以是smc材料或bmc材料。一種另選的方法變型方案提出，含有纖維的模塑料k只有在模壓成型期間或在該模壓成型之前的短時間內(nèi)被注入型腔230中，這也可以稱為注射壓縮模塑，類似于rtm方法。

為了使空心型材構(gòu)件120的空心型材壁部122在擠壓過程期間具有足夠的穩(wěn)定性而提出，該空心型材壁部的壁厚或者說壁強(qiáng)度為0.6mm至10mm，優(yōu)選為2mm至8mm，以及特別為3mm至7mm。此外可以類似于圖2中的顯示(見下面)，借助于被引入型材腔中的泡沫材料或類似物進(jìn)行內(nèi)部支撐125。該內(nèi)部支撐例如在碰撞穩(wěn)定性方面也是有利的。

在模塑料k由于壓力作用和溫度作用(熱壓)硬化之后，可以打開壓模200并取出空心型材構(gòu)件120連同在該空心型材構(gòu)件上模制形成的托架180，如在圖3c中所示。

在制造托架180時，同時在其下側(cè)將金屬插入物190嵌入塑料材料k中，該金屬插入物后來例如用作行駛機(jī)構(gòu)組件的旋緊點。

用于固定或支撐其它構(gòu)件的托架180由纖維增強(qiáng)的塑料材料k一體制成并且與空心型材構(gòu)件120設(shè)計為一件式的。可在此視為本發(fā)明的重要優(yōu)點的是，空心型材構(gòu)件120的結(jié)構(gòu)不受損害。特別不會導(dǎo)致所包含的增強(qiáng)纖維(典型為長纖維或連續(xù)單絲)的不利的損壞。套環(huán)形式的托架180還可以實現(xiàn)空心型材構(gòu)件120的局部增強(qiáng)?？稍诖艘暈榱硪粌?yōu)點的是，托架180——包括至少一個連接部段185在內(nèi)——能夠以最終幾何形狀制造，因此不需要后處理。

同樣用作托架的型材端頭170類似于在圖3中示出的方法進(jìn)行制造。然而之前通過插塞或栓塞形式的封閉元件135封閉開口的型材端部，如在圖2中所示。封閉元件135由塑料泡沫材料、特別是耐高溫的和抗壓的硬質(zhì)泡沫制成并且例如粘合。粘合劑用136表示。在模壓成型期間，封閉元件135用作屏障并且阻止含有纖維的模塑料k侵入空心型材構(gòu)件130的內(nèi)部或型材腔中。封閉元件135的軸向長度或封閉深度優(yōu)選這樣確定，使得該封閉元件至少延伸到壓模200的、通過模具密封件241和242形成的模具密封區(qū)域中，從而封閉元件135在模壓過程中可以實現(xiàn)空心型材壁部的穩(wěn)定性并且改進(jìn)型腔密封性能。

托架180和/或端頭170可以在相關(guān)的型材構(gòu)件120或130與其它型材構(gòu)件連接之前或在所述連接之后才——也就是說在形成連接接頭160之后——被制造。通過所述方法也可以隨后制造托架180或端頭170。