轎車的側(cè)壁組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種轎車(PKW)的側(cè)壁組件，特別是電動(dòng)轎車的側(cè)壁組件，該側(cè)壁組件具有由纖維加強(qiáng)的塑料制成的B柱、由纖維加強(qiáng)的塑料制成的在車尾方向隨后的至少一個(gè)其他的柱以及側(cè)壁，該側(cè)壁由纖維加強(qiáng)的塑料制成并定義了轎車外殼的一個(gè)區(qū)段。
【背景技術(shù)】
[0002]轎車制造工業(yè)長期以來力求于，低成本地制造出具有相同或更好的機(jī)械特性的、更輕的車身構(gòu)件。這種開發(fā)的目的在于較少的燃料消耗或者較小的有害物排放，特別是C02排放。當(dāng)涉及到對于電動(dòng)轎車的有效范圍和/或加速度值進(jìn)行改良時(shí)，具有良好的碰撞性能較輕車身構(gòu)件特別就這類轎車而言具有很大意義。
[0003]例如轎車的車廂的側(cè)壁組件這樣的普遍的承重的車身構(gòu)件由多個(gè)單獨(dú)部件組成。例如，A柱、B柱、C柱和D柱、頂部框架、外殼以及其他構(gòu)件通過焊接或粘合從多個(gè)單獨(dú)的殼體接合成一個(gè)側(cè)壁組件。側(cè)壁組件是部分承重的結(jié)構(gòu)并因此必須也滿足于剛性和碰撞性能方面的要求，特別是防側(cè)撞以及車輛傾翻方面的要求。由于這一原因，目前為了側(cè)壁組件大多使用的是由鋼或鋁制成的承重結(jié)構(gòu)。通常的側(cè)壁組件例如由60個(gè)以上的單個(gè)部件組成并且以高工作成本、通過多個(gè)加工步驟而借助于焊接、鉚接、粘接和/或螺栓連接來接合。此外，已知側(cè)壁組件的較小側(cè)壁區(qū)段，這些側(cè)壁區(qū)段由塑料制成。這些部分通常在SMS(Sheet Moulding Compound)方法中制成。依賴于制造方法，這些部件以半殼部件形式而制成并且通過粘接接合。為了提高剛性以及強(qiáng)度，這些塑料部件在殼體空腔區(qū)域中額外地具有凸棱(參見karosserietechnik (車體技術(shù))，Horst Pippert，VogelBuchverlag, 1998，第269頁)。這些側(cè)壁區(qū)段由于不定向的加強(qiáng)纖維而相對于剛性和強(qiáng)度方面具有相對較小的輕量化程度。此外，這些側(cè)壁區(qū)段由于缺少基質(zhì)材料而具有不令人滿意的外表并且通常在上漆之前需要后續(xù)改良。
[0004]從EP 1 052 164 A1中已知由纖維加強(qiáng)的塑料制成的轎車側(cè)壁組件，這些側(cè)壁組件以成型件的形式在RTM(Resin Transfer Moulding)方法中制成，其中纖維加強(qiáng)的塑料具有在30%至60%之間的纖維體積含量。側(cè)壁組件的結(jié)構(gòu)性承重的區(qū)段、特別是B柱就此以夾心結(jié)構(gòu)的方式、作為通過由泡沫塑料制成的支承芯而部分或全部填充的空腔體的形式而制成，并且使結(jié)構(gòu)性非承重區(qū)段以空腔結(jié)構(gòu)的方式作為空腔體而制成。為了制造這樣的側(cè)壁組件而以型坯的形式制成紡織織物并且將其放入RTM工具模中，從而在夾心結(jié)構(gòu)的區(qū)域內(nèi)使一個(gè)或多個(gè)型坯包覆泡沫塑料芯。與此相反，在空腔結(jié)構(gòu)的區(qū)域中，能夠熔融的熔芯放入到RTM工具模中并且由一個(gè)或多個(gè)坯件而包覆。在關(guān)閉工具模后，向模內(nèi)注射樹脂(例如環(huán)氧樹脂)并且在注射過程結(jié)束后使成型件硬化。這種常見的側(cè)壁組件鑒于其剛性、其撞擊性能及其低成本的制造而言還需要改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種前文所述的那類側(cè)壁組件，該側(cè)壁組件在較小的重量條件下具有用于承擔(dān)工作負(fù)載以及撞擊負(fù)載的高度剛性，具有優(yōu)異的表面質(zhì)量并且能夠低成本地通過較短的制造時(shí)間來制造。
[0006]該目的通過具有權(quán)利要求1的特征的側(cè)壁組件而達(dá)到。根據(jù)本發(fā)明的側(cè)壁組件的優(yōu)選的且有利的設(shè)計(jì)方案是權(quán)利要求1的從屬權(quán)利要求的主體。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的側(cè)壁組件包括由纖維加強(qiáng)的塑料制成的B柱、由纖維加強(qiáng)的塑料制成的在車尾方向隨后的至少一個(gè)其他的柱以及側(cè)壁，該側(cè)壁由纖維加強(qiáng)的塑料制成并定義了轎車外殼的一個(gè)區(qū)段，其中B柱包括作為中心部件的、由金屬制成的空心柱。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的側(cè)壁組件的B柱因此作為混合式部件由金屬制成的空心柱以及包覆該金屬空心柱的纖維加強(qiáng)的塑料而制成，空心柱優(yōu)選由鋼、特別是硬化的硼-錳鋼制成或者由輕金屬(例如鋁、鎂或鈦)制成?；旌鲜紹柱為根據(jù)本發(fā)明的側(cè)壁組件提供了在較小重量條件下用于吸收工作負(fù)載以及撞擊負(fù)載的高度剛性。優(yōu)選地，混合式B柱的金屬空心柱由部分硬化的鋼制成，其中空心柱的中央縱截面與空心柱的底部末端和/或頂部末端相比具有較高的抗拉強(qiáng)度。特別是，通過使空心柱例如具有為固定螺栓所設(shè)的螺紋孔，而使安全帶理想地連在金屬空心柱處。在根據(jù)本發(fā)明的側(cè)壁組件中，整合(嵌入)作為安全帶連接部件的額外的嵌入物(Einleger)是多余的，而這在從EP 1 052 164 A1中已知的側(cè)壁組件中卻是必需的。由此能夠就此實(shí)現(xiàn)較短的制造時(shí)間以及相對較少的制造成本。根據(jù)第一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)本發(fā)明的側(cè)壁組件的其他柱具有由塑料制成的支承芯，優(yōu)選由泡沫塑料制成的支承芯。除了混合式B柱以外，由纖維加強(qiáng)的塑料制成的其他柱也有助于達(dá)到在相對較小的構(gòu)件重量條件下、用于吸收工作負(fù)載以及撞擊負(fù)載的較高的車身剛性，所述其他柱具有由較小密度的塑料(優(yōu)選泡沫塑料)制成的支承芯。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的側(cè)壁組件一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案的特征在于，其他柱的支承芯和/或B柱的金屬空心柱分別通過由纖維(加強(qiáng)纖維)構(gòu)成的編織物、層鋪物(Gelege)或紡織物而包覆。由此，能夠在較小的構(gòu)件重量條件下以不同負(fù)荷方向共同優(yōu)化側(cè)壁組件的剛性。就此特別優(yōu)選，使編織物、層鋪物或紡織物構(gòu)造為軟管形狀并且為無接縫的。由此，以較少的纖維材料的使用能夠達(dá)到高的構(gòu)件剛性。此外，能夠在這種設(shè)計(jì)方案中免除了用于由平面編織物或平面的紡織物來制造空心通道形的坯件的額外的制造步驟。因?yàn)檐浌苄螤畹?、無縫紡織物或編織物已經(jīng)限定了理想的坯件。
[0010]為了強(qiáng)化根據(jù)本發(fā)明的側(cè)壁組件的塑料而使用的纖維例如是無機(jī)纖維(例如是玻璃纖維、碳纖維或石墨纖維、陶瓷纖維)、金屬纖維或者金屬線、塑料纖維、天然纖維和/或由這些纖維構(gòu)成的混合纖維。為了制造根據(jù)本發(fā)明的側(cè)壁組件而特別優(yōu)選使用玻璃纖維和/或碳纖維來作為加強(qiáng)纖維。
[0011 ] 加強(qiáng)纖維或者由加強(qiáng)纖維構(gòu)成的編織物、層鋪物或紡織物嵌入在由熱塑性或熱固性的塑料組成的基質(zhì)材料中。這例如通過使用相應(yīng)的成型工具(滲透工具)借助于滲透法而完成。相應(yīng)地，根據(jù)按照本發(fā)明的側(cè)壁組件的一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案借助于滲透法來制造B柱、至少一個(gè)其他柱以及側(cè)壁。同樣地可以使用加工熱塑體的設(shè)備，例如熱塑體擠壓機(jī)器。就此，優(yōu)選在加強(qiáng)性紡織物中使用混紡紗，例如優(yōu)選以在熱塑性基質(zhì)中碳纖維的形式的加強(qiáng)纖維。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的側(cè)壁組件的另一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案的特征在于，B柱和至少一個(gè)其他柱通過側(cè)壁而彼此連接起來。通過這樣的側(cè)壁組件，能夠以有利的方式制造以Coupe形式的、特別是雙門跑車形式而實(shí)施的轎車的車身。
[0013]B柱和/或至少一個(gè)其他柱能夠通過側(cè)壁而材料結(jié)合地連接起來，例如粘合起來。在這種情況下，B柱和/或至少一個(gè)其他柱與分開制造的側(cè)壁(外殼)在接下來的加工步驟中材料結(jié)合地接合或粘合起來。
[0014]然而，按照本發(fā)明的側(cè)壁組件的一種替代性的、特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，B柱和/或至少一個(gè)其他柱與側(cè)壁一起構(gòu)造為一件式的。就此，金屬空心柱和/或由塑料、特別是由泡沫塑料而構(gòu)成的支承芯，優(yōu)選分別在軟管形狀的纖維編織罩或纖維紡織罩中與紡織的表面組織或者與由前述的加強(qiáng)纖維制成的編織物一起放入到成型工具中，特別是滲透工具中并且通過能夠流動(dòng)的、熱塑性的或者熱固性的塑料滲透，例如注塑包封。
[0015]根據(jù)另一種前述的設(shè)計(jì)方案，在B柱的(混合式B柱)的金屬空心柱處直接安裝或構(gòu)造至少一個(gè)用于連接安全帶的固定裝置，或者可以在接下來的工作步驟中材料結(jié)合地(例如通過點(diǎn)焊)將該固定裝置連接到金屬的空心柱上。
[0016]此外，在根據(jù)本發(fā)明的側(cè)壁組件中能夠集成一個(gè)或多個(gè)連接部件，該連接部件用于連接相鄰的構(gòu)件，例如頂框部件(車頂縱梁)或者車頂橫梁的構(gòu)件。所述至少為一個(gè)的連接部件或者所述多個(gè)連接部件其中至少一個(gè)能夠就此通過嵌入物定義或作為這樣的嵌入物而構(gòu)造。該嵌入物就此為節(jié)點(diǎn)部件并且優(yōu)選作為注塑件，特別是以鋁鑄件結(jié)構(gòu)的形式而實(shí)施。節(jié)點(diǎn)部件例如與混合式B柱連接。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明的側(cè)壁組件的另一種設(shè)計(jì)方案中設(shè)置，使B柱和/或至少一個(gè)其他柱以縱向區(qū)段相對于側(cè)壁的下邊棱而突出。B柱的或其他柱的突出的縱向區(qū)段可以因此有利地使用作為為了相鄰的車身部件而設(shè)的連接點(diǎn)，這些車身部件例如是門檻、后擋板或者后保險(xiǎn)杠。
[0018]按照根據(jù)本發(fā)明的側(cè)壁組件的另一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，側(cè)壁組件的側(cè)壁具有多個(gè)與其一件式構(gòu)造的功能面，這些功能面相對于與其外表面相切的切面平面而言后縮地設(shè)置。這種功能面例如涉及燈罩(Lampentopf)、車門的密封面、門鎖部件的連接面、側(cè)玻璃的密封面和/或后蓋板的密封面。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的側(cè)壁組件的另一種有利的設(shè)計(jì)方案的特征在于，側(cè)壁以夾心結(jié)構(gòu)的方式實(shí)施。此外，側(cè)壁具有至少一個(gè)消音的表面部件，該表面部件整合在該側(cè)壁的截面中或者安裝在側(cè)壁的內(nèi)面處。
【附圖說明】
[0020]接下來，根據(jù)示出了多種實(shí)施例的附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。其中:
[0021]圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的側(cè)壁組件的側(cè)視圖(外面角度);
[0022]圖2示意性示出了圖1的側(cè)壁組件的后視圖；
[0023]圖3示意性示出了圖1的側(cè)壁組件的內(nèi)部視圖；
[0024]圖4示意性示出了沿著圖3中的分割線A-A的簡化的、放大的截面圖；
[0025]圖5和圖6分別示意性示出了用于利用加強(qiáng)纖維來包覆支承芯或者金屬空心支架(空心柱)的設(shè)備的前視圖和側(cè)視圖；
[0026]圖7示意性示出了用于制造根據(jù)本發(fā)明的側(cè)壁組件的滲透工具的截面圖，其中該工具是打開的并且裝有由加強(qiáng)纖維制成的紡織織物、通過加強(qiáng)纖維包覆的塑料柱形支承芯以及通過加強(qiáng)纖維包覆的柱形金屬空腔支架；
[0027]圖8示意性示出了滲透工序期間、在關(guān)閉狀態(tài)下的根據(jù)圖7的滲透工具；以及
[0028]圖9示意性示出了在打開狀態(tài)下的、根據(jù)圖7的滲