具有后底板和橫梁的機動車車身的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有車身中間結(jié)構(gòu)的機動車車身。所述車身中間結(jié)構(gòu)具有由纖維增強的塑料制成的后底板和與該后底板相連接的橫梁。所述橫梁優(yōu)選在左側(cè)縱梁與右側(cè)縱梁之間延伸。所述機動車車身可以是自承載的。
【專利說明】具有后底板和橫梁的機動車車身
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種具有車身中間結(jié)構(gòu)的機動車車身，所述車身中間結(jié)構(gòu)具有后底板和橫梁；以及本發(fā)明涉及一種具有這種機動車車身的機動車。
【背景技術(shù)】
[0002]機動車車身、特別是自承載的機動車車身通常由鋼制成。還已知在骨架結(jié)構(gòu)形式的車身中，框架結(jié)構(gòu)由鋼或鋁制造并且在框架構(gòu)造中使用由塑料制成的板元件。例如文獻DElO 2006 052 992A1公開了一種用于機動車車身之底板的框架結(jié)構(gòu)，所述底部具有中間通道、腳踏板和側(cè)向的車門檻，所述中間通道、腳踏板和側(cè)向的車門檻都屬于由高強度的鋼構(gòu)成的框架結(jié)構(gòu)。前底板、即腳踏板之前的底板和后底板、即腳踏板之后的底板由塑料構(gòu)成，所述塑料局部地用金屬加強，以改善在碰撞時的抗撞擊性/強度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]現(xiàn)在，本發(fā)明的目的是實現(xiàn)一種具有車身中間結(jié)構(gòu)的機動車車身，所述車身中間結(jié)構(gòu)更輕并且具有所需的抗碰撞強度。
[0004]該目的通過一種具有車身中間結(jié)構(gòu)的機動車車身而實現(xiàn)，所述車身中間結(jié)構(gòu)具有后底板和與該后底板相連接的橫梁，其中，所述后底板和橫梁由纖維增強的塑料構(gòu)成。
[0005]在后底板與橫梁之間的連接可以優(yōu)選為粘合連接，即，后底板可以與橫梁粘合。
[0006]通過將纖維增強的塑料用于后底板和與該后底板相連接的橫梁，在滿足在正常車輛運行中對車身中間結(jié)構(gòu)的剛度的要求以及當(dāng)側(cè)向碰撞/側(cè)向撞擊時對車身中間結(jié)構(gòu)的強度和能量吸收能力的要求的同時，車身中間結(jié)構(gòu)明顯更輕。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，在機動車車身中，橫梁優(yōu)選在左側(cè)縱梁與右側(cè)縱梁之間延伸。
[0008]后底板同樣可以優(yōu)選在左側(cè)縱梁與右側(cè)縱梁之間延伸。
[0009]橫梁還可以與左側(cè)縱梁和右側(cè)縱梁粘合。后底板同樣可以優(yōu)選與左側(cè)縱梁和右側(cè)縱梁粘合。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一種進一步改進方案，在機動車車身中，縱梁設(shè)置在前底板和后底板之間。橫梁的上端部可以與后底板連接。此外，橫梁的下端部可以與前底板連接。所述連接優(yōu)選構(gòu)成為粘合連接。
[0011]根據(jù)該進一步改進方案，橫梁的上端部可以與后底板的上側(cè)或下側(cè)連接。在此，橫梁的包括橫梁上端部的上端部區(qū)域與后底板的前端部區(qū)域可以構(gòu)成為搭接的。
[0012]橫梁的上端部區(qū)域與后底板的前端部區(qū)域可以一起形成一個封閉的空心型材。在封閉的空心型材的情況下，在橫梁與后底板之間有至少兩個連接區(qū)域、例如粘合區(qū)域。于是特別是例如后底板的前端部與橫梁上端部區(qū)域的開端相連接并且橫梁的上端部與后底板的前端部區(qū)域的開端相連接。
[0013]在橫梁連接在后底板的下側(cè)上的情況下，后底板的前端部區(qū)域可以在橫梁的上端部區(qū)域上方延伸并搭接該上端部區(qū)域。[0014]相反，在橫梁連接在后底板的上側(cè)上的情況下，后底板的前端部區(qū)域可以在橫梁的上端部區(qū)域上方延伸并搭接該上端部區(qū)域。
[0015]封閉的空心型材在沿多個加載方向的剛度和強度方面比開放的型材更有利。通過將橫梁和后底板這兩個構(gòu)件用于空心型材，僅需少量的構(gòu)件。作為封閉的型材，在此是指在沿車輛縱軸和車輛垂向軸的方向的截面中封閉的型材。
[0016]根據(jù)一種進一步改進方案，橫梁可以由彼此連接的前橫梁元件和后橫梁元件構(gòu)成。
[0017]前橫梁元件和后橫梁元件可以相互在橫梁的上部區(qū)域中搭接。所述搭接可以特別是在橫梁的大致水平的區(qū)域中構(gòu)成。所述搭接可以基本上在橫梁的整個上部區(qū)域上延伸。
[0018]前橫梁元件與后橫梁元件的搭接可以特別是在橫梁的上端部區(qū)域與后底板的前端部區(qū)域搭接的情況下構(gòu)成在底板的前端部區(qū)域上方。特別是，前橫梁元件與后橫梁元件的搭接可以在橫梁連同后底板的最高的區(qū)域上延伸。
[0019]在橫梁的上部區(qū)域中的搭接導(dǎo)致在該區(qū)域中的材料增多并且可能顯著地有益于橫梁繞縱軸的抗彎強度。該提高的抗彎強度特別是在側(cè)向碰撞中是必要的。
[0020]代替搭接，可以在橫梁的上部區(qū)域中也使用較大的材料厚度。這不僅在橫梁的一件式實施方案中、而且在橫梁的多件式實施方案中都是可能的。
[0021 ] 此外，在本發(fā)明的一種備選的進一步改進方案中，在機動車車身中，橫梁連接在后底板的前端部區(qū)域上，并且后底板與前底板連接。特別是，根據(jù)該備選的進一步改進方案，橫梁優(yōu)選與后底板的前端部區(qū)域一起形成一個封閉的空心型材。
[0022]在該備選的進一步改進方案中，橫梁也可以由至少兩個相互優(yōu)選在其連接位置上搭接的橫梁元件、例如前橫梁元件和后橫梁元件組成。所述連接位置同樣可以位于橫梁連同后底板的最聞區(qū)域上。
[0023]此外，在所有的進一步改進方案中優(yōu)選中間通道的后端部連接在橫梁或/和后底板上。
[0024]所述中間通道可以在整個車身中間結(jié)構(gòu)上延伸。該中間通道是例如以倒U的形狀跨越在右前底板和左前底板之間的間隙的區(qū)域，并且在該區(qū)域之下可以安置驅(qū)動元件和/或蓄能元件。
[0025]優(yōu)選，所有上述的在構(gòu)件之間的連接構(gòu)成為粘合連接。也可以備選地使用其他連接技術(shù)或附加的連接技術(shù)。
[0026]在根據(jù)本發(fā)明的機動車車身中，主纖維方向沿車輛橫向方向延伸。換句話說，后底板和橫梁的多數(shù)纖維沿車輛橫向方向定向。
[0027]后底板和/或橫梁優(yōu)選由多個單向的纖維層組成，其中，每個纖維層的纖維定向可以與車輛橫向方向偏離最大約45°的角。此外，一個纖維層的纖維定向可以相對于另一個纖維層的纖維定向錯開最大約90°。在此，至少一個纖維層的纖維定向可以優(yōu)選沿車輛橫向方向延伸。
[0028]例如，所述纖維增強的塑料由至少五個纖維層組成，其中，中間的纖維層沿車輛橫向方向延伸，并且其他纖維層與中間的纖維層成約-45°或+45°的角延伸。例如，相對于車輛橫向方向，第一纖維層成+45°的角延伸，第二纖維層成-45°的角延伸，第三纖維層成0°的角(即沿車輛橫向方向)延伸，第四纖維層成-45°的角延伸并且第五纖維層成+45°的角延伸。
[0029]由此，達到沿機動車車身的橫向方向以及略偏離于此的方向的特別高的強度。
[0030]此外，在根據(jù)本發(fā)明的機動車車身中，車身中間結(jié)構(gòu)、即基本上整個車身中間結(jié)構(gòu)由纖維增強的塑料構(gòu)成。
[0031]優(yōu)選地,所述機動車車身是自承載的。
[0032]優(yōu)選地，所述機動車車身、即至少車身中間結(jié)構(gòu)以所謂的殼式構(gòu)造方式包含后底板和橫梁地構(gòu)造，其中，后底板和橫梁形成所述殼式構(gòu)造方式意義上的殼部。
[0033]車身中間結(jié)構(gòu)至少在機動車的前軸與后軸之間的區(qū)域之內(nèi)延伸。在前部區(qū)域中，車身中間結(jié)構(gòu)以前端壁開始，并且在車身中間結(jié)構(gòu)的后部區(qū)域中，車身中間結(jié)構(gòu)以后分隔壁結(jié)束或者至少在后排座椅后方結(jié)束。車身中間結(jié)構(gòu)特別是包括所謂的乘客艙。
[0034]此外，根據(jù)本發(fā)明的機動車車身優(yōu)選是一種用于至少具有前排座位和后排座位的機動車的機動車車身，其中，后底板設(shè)置在后排座位的支承面下方。
[0035]所述纖維增強的塑料優(yōu)選是碳纖維增強的塑料(CFK)。
[0036]橫梁和后底板可以按注射模塑法制造，所述注射模塑法也被稱為樹脂注射法或樹脂傳遞模塑法(RTM法)。在注射模塑法中例如將纖維半成品作為預(yù)制件放入到模具中。此后例如將樹脂注入到閉合的模具中。但也可以使用其它的方法來制造橫梁和后底板。
[0037]所有的方向說明，如上、下、前和后、橫向方向等等當(dāng)然參照機動車車身，如該機動車車身在正常運行中在車輛中安裝和使用的那樣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]以下是附圖的簡要說明。
[0039]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的機動車車身的一部分、特別是后底板和與該后底板相連接的橫梁的透視圖，
[0040]圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的后底板和與該后底板相連接的橫梁的透視的分解視圖，
[0041]圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的后底板和與該后底板相連接的橫梁的示意性剖視圖，
[0042]圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的車身中間結(jié)構(gòu)與車身后部結(jié)構(gòu)的一部分的透視圖，
[0043]圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的機動車車身的一部分的、特別是后底板和與該后底板相連接的橫梁的透視圖，
[0044]圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的后底板和與該后底板相連接的橫梁的透視的分解視圖，
[0045]圖7是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的后底板和與該后底板相連接的橫梁的示意性剖視圖，
[0046]圖8是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的后底板和與該后底板相連接的橫梁的示意性剖視圖，
[0047]圖9是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的后底板和與該后底板相連接的橫梁的示意性剖視圖?！揪唧w實施方式】
[0048]以下詳細(xì)描述本發(fā)明的諸實施例。
[0049]圖1至圖4示出了本發(fā)明的第一實施例。
[0050]圖1特別是以透視圖示出與橫梁5、6連接的后底板3。橫梁5、6由前橫梁元件5和后橫梁元件6組成，如由圖2的示意性分解視圖和圖3的剖視圖可見。
[0051]如示例性地在圖3的示意性剖視圖中所示，前橫梁元件5由基本上豎直的或至少稍微向后傾斜的、至少包括橫梁的上端部區(qū)域52 —部分的區(qū)域和基本上水平的或至少稍微向下傾斜的、是上端部區(qū)域51 —部分的區(qū)域51組成。所述基本上豎直的區(qū)域具有用于中間通道的切口 54，如在圖1和圖2中可見。前橫梁元件5也可以被稱為腳踏板。后橫梁元件6由基本上水平的區(qū)域63以及在其上連接的、傾斜向下且向后延伸的區(qū)域62組成。前橫梁元件5的水平的區(qū)域51與后橫梁元件6的水平的區(qū)域63幾乎在它們的整個面上搭接并且相互粘合。此外，后底板3在其凸緣狀的端部31上與前橫梁元件5粘合，即與上端部區(qū)段52的開端粘合。此外，后橫梁元件6在其后部的、根據(jù)本發(fā)明是橫梁上端部的凸緣狀的端部61上與底板3的上側(cè)在后底板3的前端部區(qū)段32中粘合。因此，前橫梁元件5、特別是區(qū)段52和51、后橫梁元件6以及后底板3、特別是后底板3的前端部區(qū)段32形成一個封閉的型材。由此獲得在側(cè)向碰撞的情況下特別堅固的、具有高強度的構(gòu)造。
[0052]圖4是示出后底板3與橫梁5、6在車身中間結(jié)構(gòu)I與車身后部結(jié)構(gòu)21的鄰接的元件上連接的透視圖。
[0053]前橫梁元件5特別是與中間通道17連接。中間通道17在車身中間結(jié)構(gòu)I的乘客艙之內(nèi)從車身中間結(jié)構(gòu)I的未示出的前端壁延伸直至前橫梁元件5。此外，左縱梁7或右縱梁8構(gòu)造在橫梁5、6的左側(cè)和右側(cè)。橫梁元件5、6經(jīng)由凸緣狀的突出部與左側(cè)縱梁7和右側(cè)縱梁8粘合。
[0054]此外，左前底板9和右前底板10與橫梁的、特別是橫梁元件5的凸緣狀的下端部53粘合。左前底板9在中間通道17、橫梁元件5的下端部53和左側(cè)縱梁7之間延伸。與此相應(yīng)地，右前底板10在中間通道17、右側(cè)縱梁8和前橫梁元件5的下端部53之間延伸。
[0055]后底板3具有整體構(gòu)造的中間通道39，該中間通道至少部分地在中間通道17的延續(xù)部中構(gòu)成。除此之外,后底板3整體地過渡到基本上豎直延伸的后分隔壁37中。亦可稱為后端壁的分隔壁37屬于車身中間結(jié)構(gòu)I的后端部。
[0056]分隔壁37從左輪罩支架15延伸至右輪罩支架16并且與這些輪罩支架粘合。左縱梁7與左輪罩支架15連接并且右縱梁8與右輪罩支架16連接。右或左輪罩支架15、16從分隔壁后的相應(yīng)的縱梁延伸到未示出的右后輪或左后輪。輪罩支架15和16故而從相應(yīng)的縱梁向上并且然后在后輪上方向后延伸。
[0057]輪罩支架15和16是后部結(jié)構(gòu)21的一部分，所述后部結(jié)構(gòu)在分隔壁37后方開始。
[0058]后底板3和后分隔壁37也可以相互分開地構(gòu)造。
[0059]若中間通道17和/或中間通道39不是必要的，也可以去掉其。
[0060]此外，橫梁元件5和6可以相互整體地構(gòu)造。
[0061]此外，后底板3和前底板9、10設(shè)置在不同的水平上，S卩，后底板3比前底板9、10在較高的水平上延伸。原則上，設(shè)置在大致相同的水平上也是可想到的。[0062]以下借助于圖5至圖7說明本發(fā)明的第二實施例。特別是說明第二實施例相對于第一實施例的區(qū)別，其中，基本上省去對共同點的描述。
[0063]如在圖5和6中所示，與第一實施例不同，底板103在其前端部區(qū)域132上基本上豎直向下延伸并且在那里與前底板109或110連接。橫梁由左橫梁元件105和右橫梁元件106組成，所述左和右橫梁元件在后底板103的前端部區(qū)域132的中間通道切口 134的左側(cè)和右側(cè)連接在底板103的前端部區(qū)域132上或者說與之連接。橫梁元件105、106與后底板103 —起、即特別是與后底板103的前端部區(qū)域132 —起形成一個封閉的型材，如在圖7中可見。橫梁元件105(106)在其上端部151 (161)上及其中部155(165)與后底板103的前端部區(qū)域132粘合。此外，橫梁元件105(106)的下端部153(163)與前底板109(110)粘
八
口 ο
[0064]因此在第二實施例中，后底板103的前端部區(qū)域132、橫梁105 (106)的上端部區(qū)域152—但還有橫梁的下端部區(qū)域一也形成一個封閉的型材。
[0065]如在第一實施例中一樣，在第二實施例中所有上述元件彼此粘合。特別是左和右橫梁元件105、106與未在圖中示出的中間通道或與未在圖中示出的左或右縱梁粘合。
[0066]根據(jù)第二實施例，橫梁元件105和106通過中間通道彼此分隔開。但橫梁元件相互間整體地構(gòu)造也是可能的，如果沒有中間通道，或如果所述橫梁元件在中間通道上延伸的話。
[0067]以下參照圖8說明本發(fā)明的第三實施例，該圖示出本發(fā)明的第三實施例的示意性剖視圖，其中，基本上僅對與第一和第二實施例的區(qū)別進行說明。
[0068]根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，后底板203與橫梁205、206連接。特別是，橫梁205、206基本上構(gòu)造成“U”形。橫梁在“U”的自由的腿部上與后底板203的前端部區(qū)域232的上側(cè)連接。橫梁由前橫梁元件205和后橫梁元件206組成，所述前和后橫梁元件在它們各自的基本上水平的區(qū)域251或263上類似于第一實施例地相互搭接地彼此連接、即粘合。由此實現(xiàn)相當(dāng)于第一實施例的效果。橫梁元件205的下端部253形成“U”的一個自由腿部的端部并且橫梁元件206的凸緣狀的端部261形成“U”的一個自由腿部，它們分別與后底板203的前端部區(qū)域232連接。
[0069]此外，后底板203的前端部231類似于第二實施例地與前底板209或210連接。
[0070]如在第一和第二實施例中一樣可以構(gòu)成有中間通道。
[0071]此外，后底板203可以如在第一和第二實施例中一樣與后分隔壁整體地構(gòu)造。
[0072]以下參照圖9說明本發(fā)明的第四實施例，該圖類似于圖3、7和8地示出一個豎直的、沿縱向方向延伸平面的示意性剖視圖，其中，基本上僅對相對于第一至第三實施例的區(qū)別進行說明。
[0073]后底板303與橫梁305連接。特別是，橫梁305的上端部351粘合在后底板303的前端部區(qū)域333的下側(cè)上。此外，后底板303的前端部331與橫梁305的上端部區(qū)域353連接。后底板303的前端部區(qū)域333與橫梁305的上端部區(qū)域353這樣地相互搭接，即，它們根據(jù)圖9形成一個封閉的空心型材。除此之外，橫梁305的下端部355與前底板309(310)粘合。
[0074]在所有實施例中，自承載的車身結(jié)構(gòu)、特別是車身中間結(jié)構(gòu)，通過橫梁和后底板獲得。不僅橫梁、而且后底板均由纖維增強的塑料構(gòu)成。橫梁和后底板是自承載的車身結(jié)構(gòu)的殼式構(gòu)造方式的組成部分。
[0075]相應(yīng)的由纖維增強的、特別是碳纖維增強的塑料制成的元件是以所謂的樹脂傳遞模塑法(RTM法)制造的。
[0076]在此，纖維半成品、尤其是由碳纖維墊制成的預(yù)制件被放到相應(yīng)的模具中并用例如由樹脂和硬化劑組成的塑料物料包圍注射。
[0077]碳纖維墊構(gòu)成為五層的,其中，第一個墊的纖維定向與車輛橫向方向約成45°角延伸，第二個墊的纖維定向與車輛橫向方向約成-45°角延伸，第三個墊的纖維定向沿車輛橫向方向、即以約0°的角延伸,第四個墊的纖維定向與車輛橫向方向約成45°角延伸并且第五個墊的纖維定向沿車輛橫向方向約成+45°角延伸。
[0078]本發(fā)明的機動車車身是為具有兩排座椅的機動車輛而構(gòu)造的，其中，后排座椅在后底板上方延伸。
[0079]總之，機動車車身的機動車中間結(jié)構(gòu)以殼式構(gòu)造方式用由碳纖維增強的塑料制成的元件構(gòu)成。車身中間結(jié)構(gòu)的所有殼式元件彼此粘合。
【權(quán)利要求】
1.具有車身中間結(jié)構(gòu)(I；101)的機動車車身，所述車身中間結(jié)構(gòu)具有由纖維增強的塑料制成的后底板(3 ；103 ；203 ；303)和與該后底板相連接的橫梁(5、6 ; 105、106 ;205、206 ；305)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機動車車身，其中，橫梁(5、6; 105、106 ;205、206 ；305)在左側(cè)縱梁(7 ；107)與右側(cè)縱梁(8 ；108)之間延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機動車車身，其中，橫梁(5、6；305)設(shè)置在前底板(9、10 ；309,310)和后底板(3 ；303)之間，而且橫梁(5、6 ；305)的上端部(61 ；351)與后底板(3 ；303)連接并且特別是橫梁(5、6 ；305)的下端部(53 ；353)與前底板(9,10 ;309、310)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機動車車身，其中，橫梁(5、6；305)的上端部(61 ；351)與后底板(3 ；303)的上側(cè)或下側(cè)相連接并且橫梁(5、6 ；305)的上端部區(qū)域(52、6 ；352)與后底板(3 ；303)的前端部區(qū)域(32 ；332)構(gòu)造成搭接的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機動車車身，其中，橫梁(5、6;305)的上端部區(qū)域(52、6;352)與后底板(3 ；303)的前端部區(qū)域(32 ；332) 一起形成一個封閉的空心型材。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5之一項所述的機動車車身，其中，橫梁由彼此連接的前橫梁元件(5)和后橫梁元件(6)構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機動車車身，其中，前橫梁元件(5)和后橫梁元件(6)在橫梁的上部的、特別是基本上水平延伸的區(qū)域(51、63)中相互搭接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機動車車身，其中，所述橫梁(105;205、206)連接在后底板(103 ；203)上并且后底板(103 ；203)與前底板(109、110 ;209、210)連接，并且特別是橫梁(105 ;205、206)與后底板(103 ；203)的前端部區(qū)域(132 ；232) 一起形成一個封閉的空心型材。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一項所述的機動車車身，其中，多數(shù)纖維沿車輛橫向方向定向。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一項所述的機動車車身，其中，所述機動車車身是自承載的。
【文檔編號】B62D25/20GK104010926SQ201280062775
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月19日
【發(fā)明者】M·貢達, T·魏斯 申請人:寶馬股份公司