用于汽车的车身构件的制作方法

专利名称：用于汽车的车身构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在权利要求1的前序部分中给出的类型的用于汽车 的车身构件。
背景技术：
由GB 1 246 995已知一种这样的车身构件，该车身构件由多个单构 件组成。此外车身构件在此包括两个金属外壳，所述金属外壳接合成车 身构件的一个内部的承载区域。此外构成为侧门槛的车身构件包括一个 外部的由塑料制成的门槛饰板。因此总体上获得一个具有多个空腔的复 合构件，然而由塑料制成的门槛饰板不会有助于加固车身或不会有助于 在碰撞时的吸收能力。

发明内容
因此本发明的目的是，实现一种上述类型的车身构件，该车身构件 尤其具有改进的碰撞特性和刚度特性。
所述目的按本发明通过带有权利要求1的特征的车身构件解决。本 发明的有利的带有适当的和不平常的进一步措施的实施方式在其余权利 要求中给出。
为了实现一种在其碰撞特性和刚度特性方面优化的车身构件，按本 发明规定，车身构件的第一单构件具有用于吸收由事故引起的碰撞能量 的提高的延展性，并且第二单构件具有与第一单构件相比提高的刚度。 换句话说，车身构件主要包括由相应单构件代表的至少两件式的结构， 其中车身构件的一部分用于有控制的能量吸收，而另一部分用于支承吸 收能量的单构件。因此具有提高的延展性的单构件带来的优点是，在由 事故引起的力加载中非常有控制地有延展性地变形，并且同时消耗能量。相反通过具有提高的刚度的另外的单构件一方面保证可靠地支承消耗能 量的构件，并且另一方面确保，例如保持汽车乘客的生存空间。
为了保证所述的机械特性，例如可以规定，两个单构件由不同的金
属合金构成。当然其它材料也是可以考虑的。另一种可能性在于，两个 构件具有不同壁厚，必要时与不同的材料相结合，以便由此一方面实现 一个构件的高刚性，并且另 一方面实现另 一个构件的高延展性。
然而总体上按本发明的车身构件也具有改进的刚度特性，因为由单 构件建立一个具有至少两个空腔的复合构件，该复合构件单单通过其多 空腔的结构方式具有相应高的刚度。
在本发明的另一种实施方式中，第一单构件构成复合构件的外部的 分区域，并且第二构件构成其内部的分区域。因此获得车身构件的尤其 有利的效果，该车身构件即外部的分区域在由事故引起的力加载时可以 相应有控制地变形，而另一个内部的分区域一方面用于支承外部的分区 域，并且另一方面用于保持汽车乘员的生存空间。
此外在本发明的另一种实施方式中有利的是，至少一个并且尤其是 第二或内部的单构件由挤压型材构成。由于这样的挤压型材可以建立特 别刚性的但仍然廉价的单构件，通过该单构件相应可靠地支承另一个尤 其是外部的单构件，并且通过该单构件可以保证在客艙范围内用于乘员 的生存空间。此外当所述挤压型材构成为带有相应多个或许多单空腔的 多空腔型材时，可以获得挤压型材的特别高的刚性。
第一或外部的单构件在本发明的另一种实施方式中优选在横截面上
基本上构成为u形的，该单构件通过其两条自由臂与第二单构件连接。
因此通过所述两条自由臂产生一种简单的可能性，即调节第一单构件的 碰撞性能或能量吸收能力。为此两条自由臂在一种优选的实施方式中设 有用于吸收由事故引起的碰撞能量的提高的延展性。换句话说，有利的 是，尤其是两条自由臂在由事故引起的力加载中变形，而连接所述自由 臂的臂即使在由事故引起的力加载后也基本上保持其形状。
当第一或第二单构件由不同的材料构成时，可以获得车身构件的特 别有利的效果。因此通过不同的材料用特别有利的方式一方面可以获得用于吸收由事故引起的碰撞能量的提高的延展性，并且另一方面可以获 得高的刚性，借助于该刚性可以保证优选另一个单构件的支承，并且可 以保证用于乘员的生存空间的保持。
此外在本发明的另一种实施方式中有利的是，所述至少两个单构件 具有壁厚不同的壁。因此必要时与不同的材料选择相结合，可以提供一 种附加的可能性，以^更提供两个单构件的不同功能。
此外相对于传统的一体的挤压型材另一个优点在于，总体上通过存 在的至少两个单构件可以降低车身构件的壁的壁厚。因为两个单构件本 身具有较小的横截面，所述单构件例如用挤压方法可以在制造4支术上用 极其小的壁厚压制。因此单挤压型材可以用简单的方式例如借助于接合 连接而互相连接，以便总体上可以实现如下的车身构件，该车身构件一 方面例如具有相对大的横截面，并且另一方面具有相对小的壁厚。因此 总体上清楚的是，用本发明也可以解决到目前为止存在的目标冲突，即 承载的车身构件以相对大的横截面和相对小的壁厚制造。然而这对于车 身构件的轻型结构正好具有显著的重要性，以^更单构件并且尤其是第二 单构件可以由带有较高强度和较小壁厚的合金构成。
此外证实有利的是，所述至少两个单构件借助于接合连接和/或形锁
合连接组装。通过接合连接在此尤其可以提高复合构件的刚度，因为两
个单构件在其静态和动态刚度方面以优化的方式相互补充。此外两个单
构件的形锁合连接具有其它的优点，即吸收能量的第一单构件可以可靠
地支承在支承性的第二单构件上。因此通过形锁合连接在由事故引起的
力加载时用特別可靠的方式确保，附加的接合连接或其它的机械连接不
会松开，并且从而使第一单构件的能量吸收不完全起作用。更确切地说
通过形锁合连接以优化的方式确保，可以在最大的能量吸收长度上保证 第一单构件的希望的能量吸收。


本发明的其它优点、特征和细节由下面对两个优选实施例的描述以
及借助于附图给出。其中
5图la、 lb显示一种由两个单构件组成的用于轿车的车身构件的示意 剖面图，所述单构件形锁合且材料锁合地组成一个具有两个空腔的复合 构件，其中按图lb第一单构件具有用于吸收由事故引起的碰撞能量的提 高的延展性，并且第二单构件具有与之相比提高的用于支承变形的笫一 单构件的刚度；
图2显示另一种用于轿车的车身构件的示意剖面图，该车身构件的 两个单构件相应由一个具有多空腔的挤压型材制成，其中两个单构件形 锁合且材料锁合地互相组装。
具体实施例方式
在图la和lb中相应在示意的剖面图中示出一种以门柱10例如B 柱的形式的车身构件。图la示出未变形状态的门柱10，如还将详细解释 的，在图lb中示出在由事故引起的力加载例如由于轿车的侧面碰撞后的 门柱10。
门柱10在此包括一个外部的第一单构件12和一个内部的第二单构 件14。换句话说，单构件12主要面向汽车外侧，并且单构件14面向汽 车的未另外示出的客艙。
由图la可见，第一单构件12基本上构成为U形的，并且包括两条 自由臂16、 18，所述自由臂通过一条连接臂20互相一体地连接。外部的 单构件12在此可以作为挤压型材以金属外壳结构方法或以其它制造方法 制成。尤其是金属合金适合用于单构件12的材料，必要时塑料材料也是 可以考虑的。
第二或内部的单构件14主要具有一个环绕封闭的空心型材，并且用 挤压方法制成。在此单构件14包括一个基本上矩形的基本轮廓。挤压型 材基本上可以由金属合金构成。另外当然也可以考虑，单构件由另一种 材料例如塑料制成。
图la示出在其原始断面中的门柱10的由两个单构件12、 14构成的 多空腔型材，而在图lb中示出在由事故引起的力加载后的门柱10。在 本门柱10中这样的由事故引起的力加载例如可能由于另一辆汽车撞到本轿车的侧面碰撞产生。
可见，外部的或第一单构件12具有用于吸收由事故引起的/5並撞能量
的提高的延展性，并且从而在吸收碰撞能量的情况下相应变形，而内部
的第二构件12具有与之相比提高的刚度，并且从而基本上保持不变形。 第一单构件12的这样的提高的延展性例如可以通过相对于相应较刚性的 单构件14相应选择材料实现。另一种可能性是，单构件12带有相应不 同的尤其是较小的壁厚，以便由此实现单构件12的希望的柔性。在逆向 推论中，单构件14设计成相应较刚性的，例如由高强度材料制成，以便 可以实现极其刚性地支承吸收能量的单构件12。此外由于在碰撞后尽可 能保持未变形的单构件14可以确保，门柱10基本上不或至少不过度地 朝着客抢的方向或朝着乘员方向变形。因此在侧面碰撞中以优化的方式 保护乘员。
此外由图la和lb可见，基本上两条自由臂16、 18具有第一单构件 12的提高的延展性。因此实现，两条臂16、 18基本上吸收碰撞能量，而 连接臂20在其形状方面基本上保持不变。清楚的是，由此臂16、 18基 本上沿着碰撞方向或朝着力导入的方向延伸。
此外由图la和lb可见，自由臂16、 18的自由端22、 24基本上形 锁合地与内部的单构件14的相应的台阶26、 28连接。换句话说，两个 自由端22、 24互相隔开距离，以便产生第一单构件12相对于第二单构 件14尤其是横向于碰撞力的碰撞方向的形锁合固定。因此在由事故引起 的力加载中确保，第一单构件12可靠地保持在第二单构件14上。在此 两个自由端22、 24包围在单构件14的两个台阶26、 28之间的相应壁段 30。
此外在本实施例中两个单构件12、 14通过接合连接、尤其是粘合或 焊接连接而互相组装。粘合连接的优点在此尤其在于，所述连接是可简 单制造的，并且具有高的连接质量。此外证明特别有利的是，两个单构 件12、 14通过焊接连接并且尤其通过摩擦搅拌焊接连接而互相接合在一 起。这种摩擦搅拌焊接连接是一种特别简单的且干净的用于连接轻金属 合金的方法。与传统的接合方法相比，它们由于高的接缝强度是特别稳定的，以便可以显著地节省重量。摩擦搅拌焊接的另一个优点是，在此 实现优选小于需要连接的轻金属合金的熔点的温度，以便可以避免在熔 液凝固时不利的组织变化。因此以特别的方式也可能的是，在没有附加 材料并且没有大的强度损失的情况下焊接通常分类为困难的或可有条件 熔化的高强度铝合金。最后一个特别的优点是，这种摩擦搅拌焊接过程 要求相对小的机械装备并且从而要求小的投资成本。然而作为包括在本 发明中的必须注意的是，也可以使用其它焊接方法，尤其是激光焊接或
MIG焊接。
同样也可以考虑的是，通过卡锁连接或夹紧连接保证存在于自由端 22、 24与台阶26、 28之间的插接连接。当然也可以考虑的是，机械地互 相连接两个单构件12、 14。
然而总体上由图la和lb可见，自由端22、 24在由事故引起的力加 载中直接支承在相应的台阶26、 28上。自由端22、 24越过台阶26、 28 之外的滑脱在此尤其通过所述的接合连接避免。因此产生希望的非常好 的用于单构件12的支承，以便该单构件尤其可以在两条臂16、 18变形 的情况下相应变形。
本门柱10的另一个优点在于，组装的多空腔型材的壁厚可以:没计得 比由单一型材挤压成的复合结构多得多的变化。这尤其基于下述事实， 一体地压制的型材必须具有最小壁厚，该最小壁厚在构件的外切的圆上 确定。因此当这样的构件的横截面增大时，必须相应提高这样的单构件 式型材的最小壁厚。与此的区别在于，在两个单构件12、 14中壁厚可以 选择相应小的，在使两个单构件12、 14组装后产生对于整个构件即门柱 10有利的小的壁厚。因此以有利的方式在高刚度的门柱10中产生可能的 重量节省。尤其是也产生下述可能性，即带有提高的延展性的第一单构 件12的壁厚相应构成得小于支承第一单构件的第二单构件14。
在图2中在示意的剖面图中示出另一种车身构件IO，该车身构件的 特点尤其在于，两个单构件12、 14分别构成为多空腔的挤压型材。外部 的单构件12又具有两条自由臂16、 18，其自由端22、 24又支承在带有 高刚度的第二单构件14的相应台阶26、 28上。因此也在本情况中又实
8现一种车身构件10,其中外部的第一单构件12相应柔韧地构成为带有高 的延展性，并且第二单构件14具有与之相比提高的刚度。此外这在本情 况中也通过如下方式实现，即两个单构件12、 14具有相应的空腔结构。 即较刚性的单构件14具有一个横向于主要的碰撞方向延伸的壁32，而在 带有高的延展性的单构件12中没有这样的壁。更确切地说，当与另一辆 轿车侧面碰撞时在那里的壁34基本上横向于主碰撞方向运动。
权利要求
1.用于汽车的车身构件，该车身构件至少由第一单构件(12)和第二单构件(14)组成一个具有多个空腔的复合构件(10)，其特征在于第一单构件(12)具有用于吸收由事故引起的碰撞能量的提高的延展性，并且第二单构件(14)具有与第一单构件相比提高的刚度。
2. 根据权利要求l所迷的车身构件，其特征在于第一单构件(12) 构成复合构件(10)的外部的分区域，并且第二构件(14)构成复合构 件的内部的分区域。
3. 根据权利要求1或2所述的车身构件，其特征在于至少一个并 且尤其是第二或内部的单构件(14)由挤压型材构成。
4. 根据权利要求1至3之一所述的车身构件，其特征在于至少挤 压型材构成为多空腔型材。
5. 根据权利要求1至4之一所述的车身构件，其特征在于第一单 构件(12)在横截面上基本上构成为U形的，该第一单构件(12)通过 其两条自由臂(16、 18)与第二单构件(14)连接。
6. 根据权利要求1至5之一所述的车身构件，其特征在于尤其是 第一单构件(12)的两条自由臂(16、 18)具有用于吸收由事故引起的 碰撞能量的提高的延展性。
7. 根据权利要求1至6之一所述的车身构件，其特征在于第一单 构件(12)和第二单构件(14)由不同的材料和/或不同壁厚的壁构成。
8. 根据权利要求1至7之一所述的车身构件，其特征在于所述至 少两个单构件(12、 14)借助于接合连接和/或形锁合连接组装。
9. 根据权利要求8所述的车身构件，其特征在于各单构件(12、 14)通过粘合连接或焊接连接、尤其是摩擦搅拌焊接连接而互相连接。
全文摘要
本发明涉及一种用于汽车的车身构件，该车身构件至少由第一单构件(12)和第二单构件(14)组成一个具有多个空腔的复合构件(10)，其中第一单构件(12)具有用于吸收由事故引起的碰撞能量的提高的延展性，并且第二单构件(142)具有与之相比提高的刚度。
文档编号B62D21/15GK101636308SQ200880006921
公开日2010年1月27日 申请日期2008年4月18日 优先权日2007年4月19日
发明者D·卡莱, F·费尼尔, L-E·埃伦德 申请人:奥迪股份公司