頂蓋框架以及制造頂蓋框架的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的頂蓋框架以及一種根據(jù)權(quán)利要求7前序部分所述的用于制造頂蓋框架的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]頂蓋框架及其制造方法是已知的。DE 10 2008 010 834 Al提出過一種頂蓋框架，其包括罩形輪廓狀的板狀型材，由輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料(例如纖維增強(qiáng)的塑料)構(gòu)成的加固結(jié)構(gòu)部件容納在該板狀型材中。由于對強(qiáng)度和剛性要求較高，通常選擇這種具有由不同材料構(gòu)成的混合結(jié)構(gòu)形式的頂蓋框架。在此產(chǎn)生了關(guān)鍵的接合連接。如果在可打開的頂蓋中設(shè)置頂蓋框架，那么由于熱膨脹系數(shù)不同，尤其在外部溫度特別高或特別低時(shí)，在打開或關(guān)閉頂蓋時(shí)會產(chǎn)生問題。通常需要額外的增強(qiáng)元件，因?yàn)轫斏w框架結(jié)構(gòu)自身還不夠牢固。因此總的說來，產(chǎn)生了相對復(fù)雜、沉重的結(jié)構(gòu)，其由于需要各種接合技術(shù)而很難集成在一個(gè)整體的白車身設(shè)計(jì)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種頂蓋框架及其制造方法，該頂蓋框架能夠持久地承受高的機(jī)械應(yīng)力，同時(shí)相對輕便，并且能夠簡便地插入機(jī)動車的白車身設(shè)計(jì)中。
[0004]本發(fā)明用以達(dá)成上述目的的解決方案為提供一種具有權(quán)利要求1的特征的頂蓋框架。
[0005]用于汽車的頂蓋框架的特征在于，頂蓋框架的至少一個(gè)分元件由輕金屬坯件體積成型、優(yōu)選鍛造而成。在此通過選擇輕金屬坯件作為頂蓋框架的至少一個(gè)分元件的原始材料，已經(jīng)考慮了該輕質(zhì)結(jié)構(gòu)理念。此外，體積成型的部件以及尤其鍛造的構(gòu)件比鑄造構(gòu)件或板材構(gòu)件具有更高的負(fù)荷能力。其原因基本上在于，在體積成型時(shí)，尤其在鍛造時(shí)，能夠適當(dāng)?shù)貥?gòu)造或影響構(gòu)件中的纖維走向，其中使纖維尤其集中到能夠因此承受特別高機(jī)械負(fù)荷的區(qū)域中。尤其在壁厚更大的位置上，體積成型的、尤其鍛造的構(gòu)件比鑄造構(gòu)件更有利，因?yàn)殡S著壁厚的增大，鑄造構(gòu)件中夾雜縮孔的可能性上升。相反，在體積成型時(shí)、尤其在鍛造時(shí)產(chǎn)生了非常均質(zhì)的、高度壓縮的、無缺陷和縮孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此該構(gòu)件獲得了高的機(jī)械強(qiáng)度。
[0006]由于該高的機(jī)械負(fù)荷能力，與鑄造構(gòu)件、當(dāng)然也與深沖的構(gòu)件或板材構(gòu)件相比，可以降低體積成型的、優(yōu)選鍛造的構(gòu)件的壁厚，因此體積成型的或鍛造的構(gòu)件具有比鑄造構(gòu)件或由同樣材料構(gòu)成的板材構(gòu)件更薄的壁厚且因此更小的重量。這也考慮了輕質(zhì)結(jié)構(gòu)理念。
[0007]由于能夠在體積成型時(shí)、尤其在鍛造時(shí)以適當(dāng)?shù)姆绞皆O(shè)計(jì)構(gòu)件中的纖維走向，所以能夠?qū)?gòu)件構(gòu)造得符合負(fù)荷要求且具有非連續(xù)的橫截面走向。在此，機(jī)械負(fù)荷更低的區(qū)域能夠構(gòu)造得比機(jī)械負(fù)荷更高的區(qū)域的壁更薄，其中由于合適設(shè)置的纖維走向，尤其由于纖維束集在機(jī)械負(fù)荷高的區(qū)域中，它的壁厚能夠構(gòu)造得比類似的鑄造構(gòu)件或板材構(gòu)件更薄。除了降低構(gòu)件重量以外，還能夠縮緊構(gòu)件形狀，從而在機(jī)動車白車身中提供額外的結(jié)構(gòu)空間。這還能夠從設(shè)計(jì)角度創(chuàng)造出新的形狀。
[0008]由于體積成型的、優(yōu)選鍛造的分元件的高的機(jī)械強(qiáng)度，不需要額外的加強(qiáng)元件，這大大地降低了零件種類，并且能夠就方法而言以經(jīng)濟(jì)的方式取消接合操作。此外，體積成型的、優(yōu)選鍛造的構(gòu)件能夠利用所有接合技術(shù)無需附加費(fèi)用地連接在汽車白車身結(jié)構(gòu)的相鄰構(gòu)件上，其中該構(gòu)件尤其能夠被焊接到相鄰的車身或白車身部件上。
[0009]頂蓋框架的該至少一個(gè)體積成型的或鍛造的分元件優(yōu)選具有額外的功能，例如具有在鍛造或體積成型時(shí)設(shè)置在分元件上的接合區(qū)域的功能，該接合區(qū)域尤其在該分元件上成型出來。由于所述功能集成，所以不必要設(shè)置額外的、具有相應(yīng)功能的構(gòu)件，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)一件式地設(shè)在頂蓋框架的至少一個(gè)體積成型的、優(yōu)選鍛造的分元件上。由此也產(chǎn)生了在重量和成本方面的潛力。
[0010]優(yōu)選的頂蓋框架所具有的特征是，輕金屬坯件包括輕金屬或輕金屬合金。該坯件尤其可以包括鋁或鎂或鋁合金或鎂合金。優(yōu)選的是，該輕金屬坯件由上述材料所構(gòu)成。輕金屬坯件尤其優(yōu)選包括可鍛合金，該可鍛合金具有鋁和/或鎂，其中該輕金屬坯件尤其優(yōu)選由可鍛合金所構(gòu)成。
[0011]頂蓋框架通過以下方式獲得高的機(jī)械負(fù)荷能力，即至少一個(gè)分元件由輕金屬坯件體積成型、優(yōu)選鍛造而成，該高的機(jī)械負(fù)荷能力使得能夠至少在最大程度上、優(yōu)選完全避免附加材料，尤其是避免混合結(jié)構(gòu)形式的實(shí)施方案，因此能夠統(tǒng)一在相鄰構(gòu)件上使用熱膨脹一致、腐蝕特性一致的材料，而不會有特性跳躍。至少該體積成型的、優(yōu)選鍛造的分元件能夠最優(yōu)地針對事故情況時(shí)的負(fù)載進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0012]優(yōu)選的頂蓋框架具有的特征是，它包括至少兩個(gè)彼此接合的、優(yōu)選相互焊接的分元件。在此可能的是，頂蓋框架的至少一個(gè)分元件不由輕金屬坯件體積成型或鍛造而成。至少一個(gè)分元件也可以具有與至少另一分元件不同的材料。當(dāng)然，材料相同的分元件可以特別簡單地相互接合，尤其是焊接。
[0013]特別優(yōu)選的頂蓋框架具有的特征是，頂蓋框架的所有分元件都是體積成型、尤其鍛造而成。所有分元件優(yōu)選均由輕金屬坯件體積成型、尤其鍛造而成。因此通過體積成型、尤其是鍛造實(shí)現(xiàn)了在整個(gè)頂蓋框架方面的制造優(yōu)點(diǎn)，其中所述頂蓋框架構(gòu)造得尤其輕并且同時(shí)具有高強(qiáng)度和高機(jī)械負(fù)荷能力。
[0014]備選的是，優(yōu)選具有如下特征的頂蓋框架，即整個(gè)頂蓋框架一件式地制造為由輕金屬坯件構(gòu)成的體積成型的部件、優(yōu)選是鍛造件。在此，借助體積成型、優(yōu)選是借助于鍛造，以尤其突出的方式在整個(gè)頂蓋框架方面實(shí)現(xiàn)了頂蓋框架的制造優(yōu)點(diǎn)。此外還省略了許多接合操作，因?yàn)轫斏w框架是一件式地體積成型或鍛造而成。在此它在壁厚減小、構(gòu)件形狀縮緊的更輕設(shè)計(jì)的同時(shí)，還在整體上具有非常高的強(qiáng)度。尤其優(yōu)選沿著整個(gè)頂蓋框架間斷地形成橫截面走向，其中機(jī)械負(fù)荷高的區(qū)域中的頂蓋框架具有比機(jī)械負(fù)荷低的區(qū)域更大的橫截面。在此這樣調(diào)節(jié)頂蓋框架中的纖維走向，即這些纖維在機(jī)械負(fù)荷高的區(qū)域中束集起來，因此盡管壁厚比鑄造或板材框架更薄并且結(jié)構(gòu)相應(yīng)更輕，該頂蓋框架仍然具有非常高的、尤其同樣高的甚至更高的機(jī)械負(fù)荷能力。同時(shí)，頂蓋框架整體上具有高度壓縮的、均質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并且沒有缺陷和縮孔。
[0015]最后還優(yōu)選的頂蓋框架具有的特征是，設(shè)有至少一個(gè)鍛入或重新鍛造的加固附件。在此，概念“鍛入”在此尤其指，加固附件完全借助已鍛造的分元件或已整體上鍛造的頂蓋框架的材料進(jìn)行重新鍛造，而概念“重新鍛造”指，加固附件只是局部地借助已鍛造的分元件或已整體上鍛造的頂蓋框架進(jìn)行重新鍛造。該加固附件包括優(yōu)選纖維增強(qiáng)的塑料或高強(qiáng)度的鋼元件。它尤其優(yōu)選由這種物質(zhì)所構(gòu)成。該纖維增強(qiáng)的塑料尤其可以包括玻璃、芳香尼龍、玄武巖或隔熱碳纖維。
[0016]在優(yōu)選的實(shí)施例中，該加固附件構(gòu)成為型材部件。在此，該型材使得能夠?qū)崿F(xiàn)加固附件的尤其穩(wěn)定且牢固地鍛入或重新鍛造。
[0017]本發(fā)明用以達(dá)成上述目的的另一解決方案是提供一種具有權(quán)利要求7的特征的方法。所述用來制造根據(jù)上述實(shí)施例中任一項(xiàng)所述的頂蓋框架的方法的特征在于，頂蓋框架的至少一個(gè)分元件通過體積成型、優(yōu)選通過鍛造由輕金屬坯件制造。在此實(shí)現(xiàn)了與頂蓋框架有關(guān)的所述優(yōu)點(diǎn)。
[0018]優(yōu)選應(yīng)用輕金屬坯件，該輕金屬坯件包括輕金屬或輕金屬合金，尤其是鋁或鋁合金，或者鎂或鎂合金，優(yōu)選由上述材料中的一種材料所構(gòu)成。該坯料尤其優(yōu)選包括輕金屬可鍛合金，其中該坯料優(yōu)選由這種輕金屬可鍛合金所構(gòu)成。
[0019]頂蓋框架的至少一個(gè)分元件優(yōu)選通過組合鍛造方