用于制造机动车车身的预成形元件 |
|||||||
| 申请号 | CN201480038646.7 | 申请日 | 2014-07-08 | 公开(公告)号 | CN105408191B | 公开(公告)日 | 2017-12-12 |
| 申请人 | 宝马股份公司; | 发明人 | T·霍格尔; D·贝赫勒; L·戈尔迪恩; | ||||
| 摘要 | 用于机动车 车身 的预成形结构，该预成形结构具有由堆叠的 纤维 垫(11a、11b)制成的预成形元件(10)，所述预成形元件具有边缘区域(14)，所述边缘区域沿一个棱边相对于预成形面(13)倾斜，以便以这种方式提供从一个预成形元件向另一个预成形元件的符合负荷的过渡。 | ||||||
| 权利要求 | 1.具有带有第一和第二预成形元件的车身的机动车， |
||||||
| 说明书全文 | 用于制造机动车车身的预成形元件技术领域[0001] 本发明涉及一种具有带有预成形元件或预成形结构的车身的机动车，并且特别是涉及一种具有带有如下预成形结构的车身的机动车，该预成形结构允许在两个或更多个预成形元件之间的优化连接。 背景技术[0003] 由碳纤维增强塑料制成的构件基于它们的突出的机械特性而构成纤维复合材料下的大组。因此，碳纤维增强塑料构件相对于常规构件的大量优点(例如高的刚度、耐腐蚀性、符合应力的设计等)对于汽车工业也是具有吸引力的。 [0004] 基于在汽车工业中的制造过程，应用所谓的已经形成与该应用相匹配的形状的预成形坯或预成形元件。预成形坯、预成形元件或简称预成形件经常由纤维垫的层叠构建，所述纤维垫堆集在一起并且被切割并且已经形成必需的空间形状。 [0005] 由于在汽车制造中的局部复杂的结构，经常将两个或更多个预成形坯或预成形元件组装成一个整体结构。必须将各个预成形坯或预成形元件在边界区域中进行连接。因为出于稳定性原因，对接焊接通常是不合适的，所以该连接通常通过将邻接的边缘区域进行搭接来完成。 [0006] 尽管是搭接，在通常情况下也应该在所述连接的至少一侧上避免阶梯部。因为预成形坯或预成形元件具有一定的壁厚，所以在预成形元件中边缘区域经常被凹曲、即具有双折弯部，在该双折弯部中，所述表面水平以邻接的预成形元件的材料厚度凹进。 [0007] 在该区域中，在纤维复合材料中、也特别是在碳纤维增强塑料中存在削弱材料的壁错位。为了达到最低稳定性，在材料削弱的区域中需要进行增强，然而所述增强又导致重量增加。 发明内容[0008] 在该背景下，可以视为本发明的任务的是，提供一种预成形结构，该预成形结构在两个或更多个预成形元件的连接方面在重量相同时具有更高的稳定性或者在稳定性相同时具有更小的重量。 [0009] 按照本发明的一种示例性的实施方式，提供一种具有带有预成形元件的车身的机动车，所述预成形元件具有带有共同的第一外轮廓的多个纤维垫的第一堆叠件、第一预成形面、第一预成形边缘区域和第一预成形棱边。 [0010] 第一预成形棱边限定外轮廓的至少一部分，其中，第一边缘区域在预成形面和第一预成形棱边之间延伸，其中，预成形边缘区域相对于邻接到该预成形边缘区域上的预成形面通过第一折弯部分开并且第一边缘区域相对于邻接到该第一边缘区域上的第一预成形面倾斜。 [0011] 以这种方式可以提供一种这样的预成形元件，该预成形元件基于其倾斜且折弯的边缘区域可以与另一个预成形元件的对应的部分连接，从而可以避免由凹曲部形成的薄弱部位。 [0012] 按照本发明的另一种示例性的实施方式，提供一种具有带有预成形结构的车身的机动车，该预成形结构具有如上描述的预成形元件并且具有第二预成形元件。第二预成形元件具有带有共同的第二外轮廓的多个纤维垫的第二堆叠件、第二预成形面、第二预成形边缘区域和第二预成形棱边。 [0013] 第二预成形棱边限定第二外轮廓的至少一部分，其中，第二边缘区域在第二预成形面和第二预成形棱边之间延伸，其中，第一边缘区域和第二边缘区域形成搭接部。 [0014] 以这种方式可以提供这样一种预成形结构，该预成形结构例如由两个预成形元件组成，其中，在第一预成形元件和第二预成形元件之间的连接区域上通过设计至少一个预成形元件的折弯且倾斜的边缘区域可以避免预成形结构中的使材料削弱的凹曲部或双阶梯部。 [0015] 在此有意义是，可以分开预制造各预成形元件，并且所述预成形元件可以按预制成的形状相互连接。通过设计之前描述的具有预成形元件的预成形结构特别是可以避免，例如各个纤维层在两个预成形元件的边缘区域中彼此交替地搭接。 [0016] 相反于上述实施方式，在两个邻接的纤维层堆叠件的各个纤维层相互搭接的情况下，预成形件的制造是不可能的。其实是必须将各个纤维层邻接地搭接地逐个放置，这原则上意味着高的劳动耗费。然而在预成形件的情况下则按照纤维层堆叠件的形状和大小完成预制造。 [0017] 因此，预成形元件的连接必须以不同于各个层的相互搭接的方式完成。特别是按照本发明的预成形结构也可以在大量制造时使用，这是因为特别是可以通过特别地设计以倾斜部和折弯部与邻接的预成形面划界的预成形边缘区域来避免邻接的纤维层堆叠件的耗时的交替搭接。 [0018] 按照本发明的一种示例性的实施方式，纤维垫是碳纤维垫。 [0019] 以这种方式可以提供轻的材料，该轻的材料具有高的稳定性并且按照如今的认识在环境方面和健康方面都是毫无问题的。 [0020] 按照本发明的一种示例性的实施方式，碳纤维垫是纺织的。 [0021] 以这种方式可以提供纤维垫的自身已经预稳定的结构。此外可以使用不同的织造图案，所述不同的织造图案特别是在纤维垫堆叠件应采用不同形状时予以考虑。 [0022] 按照本发明的一种示例性的实施方式，碳纤维垫放置成，使得碳纤维基本上相同地定向并且被横向缝合。 [0024] 按照本发明的一种示例性的实施方式，第二预成形边缘区域相对于邻接到该第二预成形边缘区域上的第二预成形面通过第二折弯部分开并且第二边缘区域相对于邻接到该第二边缘区域上的第二预成形面倾斜。 [0025] 以这种方式，所述至少两个预成形元件一致地具有折弯的边缘区域，从而可以在搭接区域中建立基本对称的连接。 [0026] 按照本发明的一种示例性的实施方式，第一预成形边缘区域和第二预成形边缘区域分别在与相应的折弯方向背离的一侧上搭接地彼此贴靠。 [0027] 以这种方式可以建立这样一种连接，在该连接中，两个彼此邻接的预成形元件的两个预成形面可以在一个平面上彼此没有错位，而预成形边缘区域可以通过折弯部彼此搭接。 [0028] 按照本发明的一种示例性的实施方式，第二边缘区域朝第二预成形棱边的方向具有第二预成形元件的材料厚度的逐步减小。 [0029] 以这种方式可以实现，所述预成形结构在搭接区域中在一侧上不隆起并且因此两个预成形面和搭接区域可以具有相同且一致的水平。 [0030] 按照本发明的一种示例性的实施方式，搭接部在结构棱边区域中朝预成形结构的棱边的方向加宽。 [0031] 以这种方式可以实现，特别是在通常被更强地加负荷的棱边区域中存在更大的搭接部，并且因此预成形结构的棱边稳定性特别是在从第一预成形元件向第二预成形元件的过渡区域中增强。 [0032] 按照本发明的一种示例性的实施方式，第一边缘区域和第二边缘区域之中的至少一个边缘区域具有比相应的邻接的预成形面的材料厚度更小的材料厚度，使得在相应的折弯部上在与折弯方向背离的一侧上形成凹进的阶梯部。 [0033] 以这种方式，搭接区域可以更薄地设计，从而搭接区域具有比在第一预成形面区域中的材料厚度和在第二预成形面区域中的材料厚度的总和更小的厚度。换句话说，可以在两个预成形面的材料厚度一致时将搭接区域设计为比双倍的材料厚度更薄。 [0034] 按照本发明的一种示例性的实施方式，第一边缘区域沿侧向朝结构棱边的方向并且直到结构棱边过渡到第一边缘棱边区域中，并且第二边缘区域沿侧向朝结构棱边的方向并且直到结构棱边过渡到第二边缘棱边区域中。 [0035] 第一边缘棱边区域和第二边缘棱边区域之中的一个边缘棱边区域相对于相应的邻接的预成形面未折弯地伸展并且第一边缘棱边区域和第二边缘棱边区域之中的另一个边缘棱边区域相对于相应的预成形面在搭接区域中以一个预成形元件的材料厚度沿折弯方向凹进。 [0036] 所述一个边缘棱边区域的与搭接部背离的侧面和邻接到所述另一个边缘棱边区域上的预成形面的朝向相同方向的面具有一致的水平。 [0037] 以这种方式特别是可以在一个结构棱边区域中在一侧上提供预成形元件面和搭接区域的相同的水平，从而例如平坦贴靠的凸缘可以施加到特别是边缘区域中的预成形结构上。特别是可以按这种方式和方法未折弯地制造凸缘，其中，在结构棱边区域的旁边，具有折弯的边缘区域的预成形结构的有利的作用得以发挥。 [0038] 应该理解的是，各个上述特征当然也彼此组合，从而也可以部分产生有利的作用，这些作用超过单个作用的总和。 [0040] 接下来参考下面的附图来描述示例性的实施方式。 [0041] 图1示出一个预成形元件的一种示例性的实施方式。 [0042] 图2示出具有一个第一预成形元件和一个第二预成形元件的一个预成形结构的一种示例性的实施方式。 [0043] 图3描述按照本发明的一种类似图2的示例性的实施方式的一个预成形结构的剖面图。 [0044] 图4描述按照本发明的一种实施方式的预成形结构的一种示例性的实施方式，该预成形结构具有所述第二预成形元件的一个边缘区域，该边缘区域的材料厚度朝第二预成形棱边的方向持续减小。 [0045] 图5示出本发明的一种示例性的实施方式，在该实施方式中，搭接区域中的材料厚度小于两个邻接的预成形元件的材料厚度的总和。 [0046] 图6示出本发明的一种类似图5的示例性的实施方式，在该实施方式中，在第二预成形元件的边缘区域中的材料厚度朝预成形棱边的方向持续减小。 [0047] 图7示出一个预成形结构的透视图，在该预成形结构中，在一个结构边缘区域中在一侧上制成预成形面的同样的水平，其中，在一个与该结构边缘区域邻接的区域中预成形边缘区域相对于预成形面折弯。 [0048] 图8示出在图7中示出的布置结构的透视图，然而从相反的一侧示出。 [0049] 图9示出按照本发明的第一实施方式的在一个结构边缘区域中的加宽的搭接部。 [0050] 图10示出按照本发明的第二实施方式的一个加宽的搭接部。 [0051] 图11示出一个搭接的结构边缘区域，该结构边缘区域具有按照本发明的一种第三实施方式的加宽的搭接部。 具体实施方式[0052] 图1示出一个具有纤维垫的一个堆叠件11的预成形元件10，其中，纤维垫11a、11b堆叠成堆叠件11。在图1中示例性示出四个纤维垫，本发明当然并不将堆叠的纤维垫的数量局限为四个、而是也可以具有数量更少或更多的纤维垫。 [0053] 预成形元件具有一个第一预成形面13，该第一预成形面在通常情况下构成预成形元件的主面延伸部。此外，预成形元件具有一个预成形边缘区域14，该预成形边缘区域作为一个邻接的区域而设置，另一个预成形元件可以连接到该邻接的区域上。在这里标示的边缘区域14不是必须围绕整个面13环绕。 [0054] 相反，边缘区域、特别是一个搭接的边缘区域可以只遮盖局部周边。预成形元件10的预成形边缘区域14在图1示出的实施方式中通过一个折弯部16与预成形面区域13划界，其中，预成形边缘区域相对于面区域倾斜。边缘区域14在此在面区域13和预成形棱边15之间延伸。整个预成形元件10通过一个第一外轮廓12限定。 [0055] 应该理解的是，尽管图1只在一个棱边区域或一个局部外轮廓区域上示出一个边缘区域，但预成形元件也可以设有一个在角部上伸展的边缘区域或甚至可以设有一个环绕的边缘区域14，所述边缘区域可以通过一个相应的折弯部相对于预成形面折弯。出于简单性，为了解释目的在这里仅示出一个一维的折弯部，该折弯部16以及还有边缘区域也可以拱形地或在角部上伸展。 [0056] 图2示出一个预成形结构的一种示例性的实施方式，该预成形结构在这里示出的实施方式中包括一个第一预成形元件10和一个第二预成形元件20。这两个预成形元件10和20在图2示出的实施方式中基本上一致地构造。 [0057] 预成形元件20在这里也由多个纤维垫21a、21b的一个第二堆叠件构造，这些纤维垫一起形成堆叠件21。在这里也应该理解的是，纤维垫的数量也可以大于或小于在这里示出的四个纤维垫。用于第一预成形元件的纤维垫的数量特别是也可以不同于第二预成形元件的纤维垫的数量。 [0058] 在图2示出的实施方式中，第二预成形元件也设有一个折弯部26，该折弯部将边缘区域24相对于面区域23划界，边缘区域24在预成形棱边25和折弯部26之间延伸。第二预成形元件20在这里也通过一个外轮廓22限定，在图2中，预成形边缘区域24只沿一部分外轮廓延伸。 [0059] 当然，在朝向观察者的一侧上，一个相应的边缘区域也可以设有一个折弯部，例如一个另外的、例如第三预成形元件可以连接在所述折弯部上。通过设计具有倾斜的折弯部的两个边缘区域，第一预成形元件10或第二预成形元件20的两个预成形面13和23可以设置在一个水平上，而无须在预成形边缘区域上设置一个凹曲部，所述凹曲部有时可能显著削弱预成形件的材料。 [0060] 图3、4、5和6分别示出本发明的多个示例性的实施方式的剖面图，其中，在那里使用的附图标记与在图1和2中使用的附图标记一致。 [0061] 图3示出一个如在图2中示出的预成形结构那样的预成形结构的剖面图。在图3中可看出，第一和第二预成形元件10、20的边缘区域14和24具有一个搭接部30，其中，预成形面13和23在一个水平上。 [0062] 图3示出这样一种实施方式，在该实施方式中，第一预成形元件的边缘区域14相对于预成形面13向上折弯，而第二预成形元件20的边缘区域24向下折弯。 [0063] 图4示出这样一种实施方式，在该实施方式中，第一预成形元件10基本上与图3的第一预成形元件相同。然而第二预成形元件20在此不具有带有一个折弯部26从而使边缘区域24相对于预成形面23倾斜的边缘区域24。而是，在第二预成形元件20的第二边缘区域24中的材料厚度d2朝第二预成形棱边25的方向持续减小。 [0064] 以这种方式可以实现，在预成形结构的一侧上，第一预成形面13和第二预成形面23的水平以及第二预成形元件的边缘区域24的水平都在一个水平上并且基本上可以无阶梯部地制造。特别是在图4中不存在超过这些面的水平的结构。 [0065] 应该理解的是，当说到预成形面13和23的水平时，特别是当这些面在一个水平上设置时，指的是相同的面朝向。因此，例如在图4中预成形面13和23指的是向下指向的面，所述预成形面与边缘区域24处于相同的水平上。 [0066] 图5示出这样一种实施方式，该实施方式具有一个与图3类似的基本结构。在此，第一预成形元件10和第二预成形元件20都分别具有一个折弯部16或26，其中，相应的边缘区域14或24相对于预成形面13或23倾斜。 [0067] 然而，边缘区域14的材料厚度d1'在此在图5示出的实施方式中小于面区域13的壁厚d1。类似地，边缘区域24的材料厚度d2'小于面区域23的壁厚或者说材料厚度d2。以这种方式，搭接区域30可以按比两个壁厚的总和d1+d2更小的壁厚构建。 [0068] 壁厚的这样的减小例如可以通过将搭接区域30中的纤维垫进行压制来完成，从而壁厚d1'和d2'分别相对于初始壁厚d1和d2减小。应该理解的是，也可以例如通过一个边缘区域的预压制来减小只一个预成形元件在边缘区域中的壁厚，而另一个预成形元件的边缘区域具有与面区域基本上一致的材料厚度。在搭接区域30的这样的压制中可能产生相应的阶梯部17或27，所述阶梯部标记从较小的壁厚d1'向较大的壁厚d1或从d2'向d2的过渡。 [0069] 图6示出另一种实施方式，该实施方式示出第二预成形元件在第二边缘区域24中的材料厚度的逐步减小，在这里也存在相应的阶梯部17或27，所述阶梯部构成从较小的壁厚向较大的壁厚的过渡。应该理解的是，在阶梯部上产生的下降处例如可以填充以粘合树脂，从而可以减小该区域中的相应的缺口应力。 [0070] 关于折弯部16或26要指出的是，这些折弯部也可以是非锐边的折弯部，从而特别是为了避免锐边的折弯部也可以在该区域中存在一定的半径，所述锐边的折弯部也许会引起材料削弱。 [0071] 应该理解的是，当相应的边缘区域14或24在搭接区域30中彼此贴靠时，这些边缘区域也可以突出超过对置的预成形元件的相应的折弯部。水平调整于是例如可以通过对边缘区域的伸出区域的后续去除来完成。 [0072] 图7和8示出一个预成形结构的一种实施方式，该预成形结构从一个结构棱边3出发具有一个结构棱边区域4，所述结构棱边区域在一侧上具有一个基本一致的水平。在此，可以在两个示出的预成形元件之一中的该结构棱边区域4中设置一个凹曲部，从而材料以对置的预成形元件的材料厚度凹进。 [0073] 在图7中，在第二预成形元件20的边缘区域24中的材料以第一预成形元件10的材料厚度凹进，从而在这里向上指向的面具有基本一致的水平。仅在由虚线标示的结构棱边区域之外的一个区域中存在边缘区域14或24的相应的折弯部和相应的倾斜部，从而在虚线另一边的区域中、也就是说在结构棱边区域之外形成类似于例如图3的横截面结构。 [0074] 如可从图7和8得出的那样，第一预成形元件的边缘棱边区域31在此基本上没有倾斜或错位地伸展，而第二预成形元件的第二边缘棱边区域在结构棱边区域中具有错位。 [0075] 图9、10和11在这里以俯视图示出边缘区域14、24的搭接部30的不同实施方式，其中，第一预成形元件在搭接区域中处于第二预成形元件上方，从而在这里第一边缘区域14处于上面。在此，在结构棱边3和相应的预成形面13或23之间的一个结构棱边区域4中设置搭接部30的一个加宽部。 [0076] 在图9中示出，第一预成形棱边基本上直线伸展，其中，扩宽的折弯部16能够实现一个加宽的搭接部，在这里因被遮盖而不可见的边缘区域24在搭接部30的区域中例如类似于折弯部走向16具有该边缘区域的第二预成形棱边25(在这里同样被遮盖而不可见)。与此类似地，预成形棱边走向15也可以具有一个折弯部或一个扩宽部，如在图10和11中示出的那样。在此，折弯部16可以朝结构棱边3的方向直线伸展。 [0077] 在这里应该理解的是，搭接区域30处于折弯部走向16和第一预成形棱边15之间。 [0078] 要指出的是，概念“包括、具有、带有”不排除其它的元件或方法步骤，同样如概念：冠词/数量词“一个”(“ein”和“eine”)不排除多个元件和步骤。使用的附图标记仅用于提高可理解性并且绝不应该视为局限，其中，本发明的保护范围通过权利要求再次给出。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈