轿车的侧壁组件制造技术

本发明专利技术涉及一种轿车的侧壁组件(1)，该组件具有由纤维加强的塑料制成的B柱(2)、由纤维加强的塑料制成的在车尾方向随后的至少一个其他柱(3，4)以及侧壁(6)，该侧壁由纤维加强的塑料制成并且定义了的轿车外壳的一个区段。为了使这样的侧壁组件在较小重量条件下具有用于承受工作负载以及撞击负载的高度刚性和高度表面质量以及能够以较短的制成时间成本有利地制造，本发明专利技术设置为，使B柱(2)具有作为中心部件的由金属制成的空心柱(2.1)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种轿车(PKW)的侧壁组件，特别是电动轿车的侧壁组件，该侧壁组件具有由纤维加强的塑料制成的B柱、由纤维加强的塑料制成的在车尾方向随后的至少一个其他的柱以及侧壁，该侧壁由纤维加强的塑料制成并定义了轿车外壳的一个区段。
技术介绍
轿车制造工业长期以来力求于，低成本地制造出具有相同或更好的机械特性的、更轻的车身构件。这种开发的目的在于较少的燃料消耗或者较小的有害物排放，特别是C02排放。当涉及到对于电动轿车的有效范围和/或加速度值进行改良时，具有良好的碰撞性能较轻车身构件特别就这类轿车而言具有很大意义。例如轿车的车厢的侧壁组件这样的普遍的承重的车身构件由多个单独部件组成。例如，A柱、B柱、C柱和D柱、顶部框架、外壳以及其他构件通过焊接或粘合从多个单独的壳体接合成一个侧壁组件。侧壁组件是部分承重的结构并因此必须也满足于刚性和碰撞性能方面的要求，特别是防侧撞以及车辆倾翻方面的要求。由于这一原因，目前为了侧壁组件大多使用的是由钢或铝制成的承重结构。通常的侧壁组件例如由60个以上的单个部件组成并且以高工作成本、通过多个加工步骤而借助于焊接、铆接、粘接和/或螺栓连接来接合。此外，已知侧壁组件的较小侧壁区段，这些侧壁区段由塑料制成。这些部分通常在SMS(Sheet Moulding Compound)方法中制成。依赖于制造方法，这些部件以半壳部件形式而制成并且通过粘接接合。为了提高刚性以及强度，这些塑料部件在壳体空腔区域中额外地具有凸棱(参见karosserietechnik (车体技术)，Horst Pippert，VogelBuchverlag, 1998，第269页)。这些侧壁区段由于不定向的加强纤维而相对于刚性和强度方面具有相对较小的轻量化程度。此外，这些侧壁区段由于缺少基质材料而具有不令人满意的外表并且通常在上漆之前需要后续改良。从EP 1 052 164 A1中已知由纤维加强的塑料制成的轿车侧壁组件，这些侧壁组件以成型件的形式在RTM(Resin Transfer Moulding)方法中制成，其中纤维加强的塑料具有在30%至60%之间的纤维体积含量。侧壁组件的结构性承重的区段、特别是B柱就此以夹心结构的方式、作为通过由泡沫塑料制成的支承芯而部分或全部填充的空腔体的形式而制成，并且使结构性非承重区段以空腔结构的方式作为空腔体而制成。为了制造这样的侧壁组件而以型坯的形式制成纺织织物并且将其放入RTM工具模中，从而在夹心结构的区域内使一个或多个型坯包覆泡沫塑料芯。与此相反，在空腔结构的区域中，能够熔融的熔芯放入到RTM工具模中并且由一个或多个坯件而包覆。在关闭工具模后，向模内注射树脂(例如环氧树脂)并且在注射过程结束后使成型件硬化。这种常见的侧壁组件鉴于其刚性、其撞击性能及其低成本的制造而言还需要改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种前文所述的那类侧壁组件，该侧壁组件在较小的重量条件下具有用于承担工作负载以及撞击负载的高度刚性，具有优异的表面质量并且能够低成本地通过较短的制造时间来制造。该目的通过具有权利要求1的特征的侧壁组件而达到。根据本专利技术的侧壁组件的优选的且有利的设计方案是权利要求1的从属权利要求的主体。根据本专利技术的侧壁组件包括由纤维加强的塑料制成的B柱、由纤维加强的塑料制成的在车尾方向随后的至少一个其他的柱以及侧壁，该侧壁由纤维加强的塑料制成并定义了轿车外壳的一个区段，其中B柱包括作为中心部件的、由金属制成的空心柱。根据本专利技术的侧壁组件的B柱因此作为混合式部件由金属制成的空心柱以及包覆该金属空心柱的纤维加强的塑料而制成，空心柱优选由钢、特别是硬化的硼-锰钢制成或者由轻金属(例如铝、镁或钛)制成。混合式B柱为根据本专利技术的侧壁组件提供了在较小重量条件下用于吸收工作负载以及撞击负载的高度刚性。优选地，混合式B柱的金属空心柱由部分硬化的钢制成，其中空心柱的中央纵截面与空心柱的底部末端和/或顶部末端相比具有较高的抗拉强度。特别是，通过使空心柱例如具有为固定螺栓所设的螺纹孔，而使安全带理想地连在金属空心柱处。在根据本专利技术的侧壁组件中，整合(嵌入)作为安全带连接部件的额外的嵌入物(Einleger)是多余的，而这在从EP 1 052 164 A1中已知的侧壁组件中却是必需的。由此能够就此实现较短的制造时间以及相对较少的制造成本。根据第一种优选的设计方案，根据本专利技术的侧壁组件的其他柱具有由塑料制成的支承芯，优选由泡沫塑料制成的支承芯。除了混合式B柱以外，由纤维加强的塑料制成的其他柱也有助于达到在相对较小的构件重量条件下、用于吸收工作负载以及撞击负载的较高的车身刚性，所述其他柱具有由较小密度的塑料(优选泡沫塑料)制成的支承芯。根据本专利技术的侧壁组件一种优选的设计方案的特征在于，其他柱的支承芯和/或B柱的金属空心柱分别通过由纤维(加强纤维)构成的编织物、层铺物(Gelege)或纺织物而包覆。由此，能够在较小的构件重量条件下以不同负荷方向共同优化侧壁组件的刚性。就此特别优选，使编织物、层铺物或纺织物构造为软管形状并且为无接缝的。由此，以较少的纤维材料的使用能够达到高的构件刚性。此外，能够在这种设计方案中免除了用于由平面编织物或平面的纺织物来制造空心通道形的坯件的额外的制造步骤。因为软管形状的、无缝纺织物或编织物已经限定了理想的坯件。为了强化根据本专利技术的侧壁组件的塑料而使用的纤维例如是无机纤维(例如是玻璃纤维、碳纤维或石墨纤维、陶瓷纤维)、金属纤维或者金属线、塑料纤维、天然纤维和/或由这些纤维构成的混合纤维。为了制造根据本专利技术的侧壁组件而特别优选使用玻璃纤维和/或碳纤维来作为加强纤维。 加强纤维或者由加强纤维构成的编织物、层铺物或纺织物嵌入在由热塑性或热固性的塑料组成的基质材料中。这例如通过使用相应的成型工具(渗透工具)借助于渗透法而完成。相应地，根据按照本专利技术的侧壁组件的一种优选的设计方案借助于渗透法来制造B柱、至少一个其他柱以及侧壁。同样地可以使用加工热塑体的设备，例如热塑体挤压机器。就此，优选在加强性纺织物中使用混纺纱，例如优选以在热塑性基质中碳纤维的形式的加强纤维。根据本专利技术的侧壁组件的另一种优选的设计方案的特征在于，B柱和至少一个其他柱通过侧壁而彼此连接起来。通过这样的侧壁组件，能够以有利的方式制造以Coupe形式的、特别是双门跑车形式而实施的轿车的车身。B柱和/或至少一个其他柱能够通过侧壁而材料结合地连接起来，例如粘合起来。在这种情况下，B柱和/或至少一个其他柱与分开制造的侧壁(外壳)在接下来的加工步骤中材料结合地接合或粘合起来。然而，按照本专利技术的侧壁组件的一种替代性的、特别优选的设计方案，B柱和/或至少一个其他柱与侧壁一起构造为一件式的。就此，金属空心柱和/或由塑料、特别是由泡沫塑料而构成的支承芯，优选分别在软管形状的纤维编织罩或纤维纺织罩中与纺织的表面组织或者与由前述的加强纤维制成的编织物一起放入到成型工具中，特别是渗透工具中并且通过能够流动的、热塑性的或者热固性的塑料渗透，例如注塑包封。根据另一种前述的设计方案，在B柱的(混合式B柱)的金属空心柱处直接安装或构造至少一个用于连接安全带的固定装置，或者可以在接下来的工作步骤中材料结合地(例如通过点焊)将该固定装置连接到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轿车的侧壁组件(1)，所述侧壁组件具有由纤维加强的塑料制成的B柱(2)、由纤维加强的塑料制成的在车尾方向随后的至少一个其他柱(3，4)以及侧壁(6)，所述侧壁由纤维加强的塑料制成并且定义了的轿车外壳的一个区段，其特征在于，所述B柱(2)具有作为中心部件的由金属制成的空心柱(2.1)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：洛塔尔·帕特博格，斯特凡·迈尔，托尔斯滕·克拉纳特，沃尔那·胡芬巴赫，恩里科·拉杜什，延斯·沃尔那，安德烈·基斯林，亚历山大·赫尔比希，约恩·基勒，马丁·莱佩尔，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司，德累斯顿工业技术大学，轻型结构中心萨克森有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE