用于机动车、特别是轿车的车体结构以及用以制造该车体结构的方法
用于机动车、特别是轿车的车体结构以及用以制造该车体结构的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于机动车、特别是轿车的车体结构(10)，其包括：向前限定座舱(14)的端壁(12)，该端壁在所述车体结构(10)的侧面的车辆支柱(16)之间延伸，其中，有一支承元件(30)支撑在端壁(12)的正面(33)上，该支承元件沿着车辆横向延伸并且至少部分地将车辆支柱(16)覆盖；以及涉及一种用以制造该车体结构(10)的方法。
【专利说明】用于机动车、特别是轿车的车体结构以及用以制造该车体结构的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于机动车的车体结构以及一种如权利要求15前序部分所述的用以制造该车体结构的方法。
【背景技术】
[0002]这样的车体结构由轿车的成批制造而广泛为人所知。该车体结构包括一个端壁(前围壁板)，该端壁沿着车辆纵向向前限定机动车的座舱。与此同时，该端壁沿着车辆横向在所述车体结构的侧面的车辆支柱之间延伸。
[0003]同样由DE102006055721A1已知一种这样的车体结构。该车体结构还包括一个中间槽道以及一个端壁横梁，该端壁横梁包括两个连接在侧面车辆支柱上的侧面部件以及一个将所述侧面部件相连接的中间部件。在此，端壁横梁的侧面部件被如此成形，使它们至少部分地贴靠在端壁上并在那里连接到该端壁上。中间部件至少部分地贴靠在中间槽道上并且与端壁间隔开。端壁横梁沿着车辆纵向设置在端壁之后并且被该端壁向前覆盖。事实表明:这种车体结构对于机动车由事故引起作用力载荷的事故响应性能尚有待改进。
【发明内容】
[0004]因此本发明的目的是，开发一种用于机动车、特别是轿车的车体结构以及一种用以制造文首所述类型的车体结构的方法，使得该车体结构具有更好的事故响应性能。
[0005]这个目的通过一种具有权利要求1所述特征的、用于机动车的车体结构以及通过一种具有权利要求15所述特征的、用以制造该车体结构的方法得以实现。在其余权利要求中对本发明的一些包括适宜和非凡发展设计的有益构造进行了说明。
[0006]这种用于机动车、特别是轿车的车体结构包括一个端壁，该端壁沿着车辆纵向向前限定机动车的座舱。所述端壁沿着车辆横向在所述车体结构的侧面的车辆支柱之间延伸。
[0007]根据本发明，设置有一支承元件，该支承元件就车辆纵向而言是支撑在端壁的正面上、沿着车辆横向延伸并且至少部分地向前将车辆支柱覆盖。因此所述支承元件起到支撑梁的作用并且用于特别是在机动车正面碰撞时支撑或承受并且有利地导出由事故引起的负载。通过这种方式，端壁乃至座舱在机动车由事故引起作用力载荷时特别是在正面碰撞时能够得到保护，免受不希望有的损害，以及避免发生所不希望的往座舱的侵入。这一点有利于座舱乘员的安全。因此本发明的车体结构具有更好的事故响应性能。
[0008]所述支承元件特别是具有如下功能:使由事故引起的负载，也就是说碰撞力或者碰撞能量至少部分地保持远离端壁并将它们导入所述车体结构的沿着车辆纵向设置在支承元件之后的结构件中。由于车辆支柱被支承元件至少向前地覆盖，所以由事故引起的负载能够被有益地导入车辆支柱中。
[0009]优选地，沿着车辆高度方向向下与车辆支柱连接的、侧面的并且至少基本上沿着车辆纵向延伸的相应侧围(侧槛)也被所述支承元件沿着车辆纵向向前至少部分地覆盖。通过这种方式，由事故引起的负载同样能够通过支承元件被导入侧围中以及通过这些侧围被引导绕过座舱。通过这种方式可以将不希望有的座舱损害的危险控制到特别小的程度。
[0010]由于所述支承元件沿着车辆纵向设置在端壁之前，所以本发明的车体结构的支承元件能够承受并支撑由事故引起的负载。在此，所述支承元件由于其在由事故引起作用力载荷时因吸收能量发生变形和/或溃缩，故而还能够起牺牲构件的作用。通过这种方式，碰撞能量可以至少部分地转换为变形能、消减并远离座舱以及因此远离机动车的乘员。这样，端壁便能够经受住由事故引起的作用力载荷而免受不希望有的损害。
[0011]在本发明的特别有益的构造中，所述支承元件至少基本上由纤维增强的塑料构成。因此支承元件具有特别高的刚性和/或强度。这一点有助于实现本发明车体结构的有利的事故响应性能。特别是，能够使支承元件符合要求地适应尤其是在由事故引起作用力载荷时产生的负载，并且能根据其形状和/或其壁厚成形。另一个优点是:通过这种方式，支承元件以及因此整个车体结构的重量能够控制到特别小。支承元件的高刚性有益于实现车体结构的很高的总刚性，由此产生机动车的很好的行驶动力学特性。
[0012]至少部分地添入支承元件的塑料中的纤维增强塑料的纤维可以是玻璃纤维和/或芳族聚酰胺纤维和/或碳纤维和/或其他的纤维，借助这些纤维，支承元件的塑料得以增强。
[0013]优选由纤维增强塑料构成的支承元件借助于也被称为注射模塑法的RTM法(树脂传递模塑法)(RTM-Resin Transfer Moulding)制成。这样能够省时且经济以及符合要求地制造支承元件。支承元件的塑料例如是热固性塑料或者弹性体。
[0014]由纤维增强塑料构成的支承元件可以由一种或由多种散编织物，特别是纤维垫构成。所说散编织物或纤维垫可以是经过变形加工的散编织物或纤维垫，这些散编织物或纤维垫被称为预成形坯并且配置有塑料。多个散编织物或纤维垫例如在相应的搭接区域内彼此重叠地设置、相互连接并变形加工。这个散编织物或这些散编织物配置有塑料，该塑料用作接纳纤维的母体材料。支承元件可以通过这种方式构造成特别刚性的和坚固的以及轻质的、成整体的纤维塑料复合构件。在下文中为了简单明了，仅仅使用单个纤维垫或多个纤维垫的概念。不言而喻，随此同样地也指散编织物。
[0015]为了实现支承元件的符合要求和适配负载的的构造，例如规定:制成支承元件的纤维垫中的至少两个具有彼此不同的厚度。通过这种方式，所述支承元件能够在至少两个区域内具有彼此不同的壁厚以及相应地彼此不同的特性。
[0016]作为可选或者补充，可以规定:支承元件在第一部分区域内具有第一壁厚，该第一壁厚大于所述支承元件的与第一部分区域相接的第二部分区域内的至少一个第二壁厚，其中，较大的第一壁厚由支承元件的塑料构成。换言之，支承元件在第一部分区域内利用塑料与第二部分区域相比有所增厚并相应地符合要求地成形。
[0017]作为可选或补充，具有这样的可能性:第一部分区域内较大的第一壁厚通过如下方式构成，即，在第一部分区域内比在第二部分区域内设置更多数量的纤维垫层。在第一部分区域内和在第二部分区域内例如设置有第一纤维垫，同时在第一部分区域内附加地设置至少另一个纤维垫覆盖于所述第一纤维垫上。
[0018]在搭接区域内，构成支承元件的各纤维垫相互搭接，同样在该搭接区域中也体现出这样多数的纤维垫层。支承元件在搭接区域内比在至少一个与其相接的且无搭接的、另外的区域内具有更大的壁厚。这样，例如可以相应地设置这个搭接区域或者-如果设置有多个搭接区域的话-这些搭接区域，以便赋予本发明的车体结构有益的和适配负载的事故响应性能。
[0019]另外具有下述可能性:纤维垫或散编织物或者纤维垫层或散编织物层在其组成成分方面或者其结构方面和/或在其相应的纤维方向方面彼此不同。通过这种方式，纤维垫或散编织物能够构造得特别是在其负载承受能力和负载传递能力方面符合要求并且与功能相匹配，因为可以依据结构和/或纤维方向设定承载路径(Lastpfade)，特别是由事故引起的负载能够经这些承载路径被吸收和导出。
[0020]此外，纤维垫或散编织物本身可以在其纤维方向方面进行定位取向和/或在其组成成分或者结构方面构造得符合要求。由此，承载路径(负载通过其被导出和转递)便能够与功能相匹配地定位取向，因为承载路径的方向乃至负载承受能力特别是取决于纤维方向或者结构。
[0021]在进一步有益的构造中，端壁至少大部分被支承元件沿着车辆纵向向前覆盖。因此该支承元件形成了一个对于端壁来说附加的第二壁元件，通过该壁元件，端壁在机动车由事故引起作用力载荷时能够得到保护。
[0022]优选地，所述支承元件特别是绕过端壁地沿着车辆纵向也支撑在本发明车体结构的车辆底板上。通过这种方式构成了一种有益的承载路径，经该承载路径，由事故引起的负载能够被导入车辆底板中-不通过端壁传导-并因此远离端壁。这一点导致本发明的车体结构具备特别良好的事故响应性能。
[0023]在本发明的另一有益的实施方式中，支承元件在至少一个第一部分区域内支撑于端壁上并且在至少一个第二部分区域内支撑于车辆支柱上。换言之，支承元件位于带有车辆支柱的支撑系统中，因而实现了将由事故引起的负载有益地支撑和导入车辆支柱中。
[0024]在进一步有益的构造中，端壁设置有一个端壁横梁，支承元件支撑在该端壁横梁上。所述端壁横梁沿着车辆横向延伸并且沿着车辆高度方向设置在端壁的上部区域内或者在该端壁的上方。由于支承元件支撑在端壁横梁上，由事故引起的负载同样能够由支承元件被导出到端壁横梁上。
[0025]优选所述端壁横梁连接在侧面的车辆支柱上。因此，由事故引起的负载能够从端壁横梁被进一步导出到车辆支柱中并远离座舱。在本发明的另一有益的实施方式中，支承元件将端壁横梁沿着车辆纵向向前至少局部地、特别是至少大部分地覆盖。通过这种方式，首先支承元件能够将由事故引起的负载吸收并有针对性地导出到沿着车辆纵向位于其后的端壁横梁上。
[0026]所述端壁横梁有益地至少基本上由纤维增强的塑料构成。通过这种方式它具有高的刚性和强度以及很小的重量。
[0027]在进一步有益的构造中，在端壁与支承元件之间构成有至少一个中间空腔，在该中间空腔内设置有一个支撑在端壁上和支承元件上的跨接元件。通过这种方式，可以实现对由事故引起的力的有针对性的导入和继续传递，这有益于保护端壁。特别是如果在端壁的背向支承元件和跨接元件以及面向座舱的背面上有一个支承件一方面支撑在端壁上、另一方面支撑在至少一个沿着车辆纵向设置在端壁之后的结构部件上，便是这种情况。因此，通过跨接元件被引入端壁的负载能够直接再从端壁中被导出并被引入设置在其后的结构部件中。通过这种方式形成了一种非常有益的承载路径。所述结构部件例如是车辆底板的一个槽道兀件(Tunnelelement)。
[0028]为了符合要求地和局部地增强支承元件，该支承元件设置有至少一个加强元件。通过这种方式，特别是支承元件的机械性能能够符合要求地和局部地与出现的负荷相匹配。
[0029]优选地，跨接元件和/或加强元件至少基本上由金属材料构成。跨接元件和/或加强元件可以由钢、由铝或者铝合金或由其他轻金属、特别是其他轻金属合金构成。跨接元件和/或加强元件由此可以具备特别有益的延展性和/或强度，这样有益于支承元件的以及因此有益于本发明车体结构的事故响应性能。加强元件和/或跨接元件的高延展性有助于使由事故引起的负载高效地转换成变形能。特别高的强度导致支承元件的高度结构完整性，从而座舱可以有益地得到保护。
[0030]所述跨接元件和/或加强元件可以构造成具有至少一个空腔的挤压型材。通过这种方式它们能够省时且经济地制造并且具有有益的机械性能。
[0031]在进一步有益的构造中，跨接元件和/或加强元件具有至少一个紧固件，在该紧固件处，机动车的前端模块和/或其他的附件能被固定在所述车体结构上。紧固件例如是螺纹销和/或螺孔，这样，在必要时金属的前端模块或在必要时金属的附件能够稳固地与支承元件螺接，并连接到该支承元件上。
[0032]如果支承元件至少基本上由纤维增强塑料构成的话，那么加强元件和/或跨接元件优选由金属材料构成。因此，紧固件也由金属材料构成。通过这种方式实现了前端模块或者附件在支承元件上稳固的和防腐蚀的连接。
[0033]所述前端模块例如包括一个辅助梁，在该辅助梁上可以固定保持机动车的动力装置和/或辅助装置。动力装置例如可以是至少一台电动机，机动车可借助该电动机驱动。
[0034]在本发明的另一个特别有益的实施方式中，设置有至少一个用于机动车行走机构的弹簧件和/或减振件的支撑元件。在此，所述支撑元件用于将弹簧件和/或减振件连接并支撑在所述车体结构上，使得该支撑元件能够吸收和支撑弹簧件和/或减振件的力。与此同时，所述支撑元件特别是沿着车辆纵向支撑在支承元件上。该支撑元件在所述支承元件上的支撑有益地具有一个大的、特别是大面积的延展。通过这种方式，弹簧件和/或减振件稳定和刚性地支撑在所述车体结构上。这一点有助于实现机动车的很好的行驶动力学特性。
[0035]如果所述支承元件与端壁和/或与车辆支柱和/或与端壁横梁粘接在一起的话，那么这一点首先将所述车体结构的重量保持在很小。其次，通过这种方式实现了一种特别稳固以及防腐蚀的连接。
[0036]在本发明的另一有益的实施方式中，端壁和/或支撑元件和/或车辆支柱和/或侧围至少基本上由纤维增强的塑料构成。这一点使得所述车体结构以及因此使得机动车的重量保持很小。这样，机动车能够以仅仅很少的能量需求被驱动。此外，这一点导致所述车体结构的高刚性，这伴随着机动车的有利的行驶动力学特性而出现。
[0037]优选地，本发明的车体结构构造成用于轿车的自承载车身。
[0038]本发明还包括用以制造机动车用的车体结构、特别是本发明的车体结构的方法。所述车体结构包括一个向前限定机动车的座舱的端壁，该端壁在所述车体结构的侧面的车辆支柱之间延伸。
[0039]根据本发明，在端壁的正面上支撑一个沿着车辆横向延伸的支承元件并且该支承元件设置成至少局部地与车辆支柱重叠。本发明车体结构的有益实施方式可以视为本发明方法的有益实施方式，反之亦然。
[0040]因为支承元件由于其布置和支撑能够保护端壁免受不希望有的损害，所以本发明的方法能够实现所述车体结构的改进的事故响应性能。这样能够避免不希望发生的侵入座舱，由此实现了机动车乘员的很高的安全性。
[0041]在本发明方法的范围内，首先制造车辆支柱以及沿着车辆高度方向向下连接的侧围以及带有端壁横梁的端壁并将其彼此拼装接合。另外，可以制造和拼装接合车体结构的其他构件。然后，将支承元件设置在端壁前面并与该端壁以及优选与车辆支柱、端壁横梁和侧围拼装接合并且相应地支撑在其上，使得端壁、车辆支柱、端壁横梁和侧围沿着车辆纵向向前被所述支承元件覆盖。
[0042]这样，在机动车正面碰撞到障碍物上时，首先支承元件便能够吸收由事故引起的负载并将其有针对性地导出到设置在其后的结构件中，如车辆支柱、端壁横梁和侧围，并且至少大部分地远离端壁，以保护该端壁。
[0043]在此，在车体结构的装配的范围内实施支承元件与端壁以及必要时与端壁横梁、车辆支柱和侧围的拼装接合。通过这种方式实现了省时和经济的制造。
【专利附图】
【附图说明】
[0044]由下文对优选实施例的说明以及借助附图可得出本发明的其他优点、特征和细节。前面在说明中所述的特征和特征组合以及下面在【专利附图】
【附图说明】中所述的和/或仅仅在附图中示出的特征和特征组合不仅可以应用在相应阐述的组合当中，而且还可以应用于其他的组合方式或者单独应用，而不脱离本发明的范围。
[0045]附图中示出:
[0046]图1局部地示出用于轿车的车体结构的示意性的纵剖视图，轿车的前端模块连接在该车体结构上；
[0047]图2局部地示出图1示出的、带有前端模块的车体结构的另一个示意性的纵剖视图；
[0048]图3局部地示出图1和2示出的车体结构的示意性的和透视的前视图；
[0049]图4局部地示出图1和2示出的、带有前端模块的车体结构的示意性透视图；
[0050]图5示出的是图1至4示出的车体结构的支承元件的示意性后视图；
[0051]图6局部地示出图3示出的车体结构的另一个示意性前视图；和
[0052]图7局部地示出图1和2示出的、带有前端模块的车体结构的示意性的和透视的底视图。
【具体实施方式】
[0053]图1示出了用于轿车的车体结构10。如与图2至7结合起来可以看到的那样，该车体结构10包括一个端壁12，轿车的座舱14借助该端壁沿着车辆纵向向前被限定。车体结构10还包括沿着车辆横向彼此间隔开的侧面的车辆支柱16，所述车辆支柱在本例中为车体结构10的A-柱。在此，端壁12沿着车辆横向在所述车辆支柱16之间延伸。
[0054]车体结构10的相应的侧围18沿着车辆高度方向向下连接于车辆支柱16。在此，车辆支柱16和侧围18至少部分地相互成一体构造，因而各个车辆支柱16连同相应附属的侧围18作为一个整体也被称为侧框元件。该车体结构10可以是用于轿车的自承载车身。
[0055]包括车辆支柱16和侧围18的侧框元件具有一个侧框内侧部分和一个侧框外侧部分。侧框外侧部分以薄壳结构方式由纤维增强的塑料构成。侧框内侧部分包括一个带有泡沫芯的编结型材(Flechtprofil) 20，所述泡沫芯周围编有纤维。另外，侧框内侧部分还包括经变形加工的散编织物或纤维垫，其中，编结型材和变形加工的纤维垫(预成形坯)设置有塑料材料，因而侧框内侧部分也是至少基本上由带有被编绕之泡沫芯的纤维增强塑料所构成。
[0056]另外，车体结构10还包括一个带有底板下壳24和底板上壳26的车辆底板22,所述底板上壳在构成各至少一个中间空腔的情况下设置在底板下壳24上。同样，底板下壳24和底板上壳26也是至少基本上由纤维增强塑料所构成。
[0057]由底板下壳24构成车体结构10的一个中间槽道28。中间槽道28提供了一个容纳室31，该容纳室用于容纳至少一个电存储装置，特别是一个高电压储存器。利用电存储装置可以为轿车的至少一台电动机供电，这样该电动机便可以驱动所述轿车。
[0058]该轿车例如构造成混合动力车或电动车并且这样能够低排放地或无排放地被驱动。至少基本上由纤维增强塑料构成的车体结构10的相应部件的构造使得轿车的重量保持很小，因而它用仅仅很少的能量需求就可被驱动。另外，这一点还导致车体结构10的很高的刚性，以及由此导致特别好的行驶动力学特性。
[0059]在端壁12之前，沿着车辆纵向设置有一个构造成与端壁12分离的支承元件30，该支承元件支撑在端壁12的正面33上、沿着车辆横向延伸并且将端壁12以及车辆支柱16和侧围18(侧框元件)大面积地朝向前方覆盖。与此同时，支承元件30也支撑在车辆支柱16和侧围18上。
[0060]支承元件30由碳纤维增强的塑料构成并且优选利用RTM法制造。因此该支承元件30具有高的刚性和强度以及很小的重量。这一点有益于实现整个车体结构10的刚性以及轿车的行驶动力学特性。另外，支承元件30因此能够在其事故响应性能方面构造成符合要求的。
[0061]端壁12设置有一个端壁横梁32，该端壁横梁沿着车辆纵向朝向前方至少局部地被支承元件30覆盖以及所述支承元件30支撑在该端壁横梁上。在此，支承元件30与端壁横梁32、与端壁12、与车辆支柱16和侧围18粘接在一起。
[0062]如果轿车在正面碰撞时撞到障碍物上的话，那么首先支承元件30便能够吸收由事故引起的负载。由事故引起的负载从所述支承元件30至少大部分地通过有益的承载路径有针对性地被导入沿着车辆纵向设置于其后的结构件如端壁横梁32、车辆支柱16和侧围18并且至少大部分远离端壁12。这样端壁12便得到保护，免受不希望有的损害。同样通过这种方式可以避免不希望发生的往座舱14中的侵入。
[0063]在侧围18的区域中，至少部分地在底板下壳24与底板上壳26之间设置有侧面的辅助支承元件34，这些辅助支承元件分别一方面绕过端壁12地直接支撑在支承元件30上以及另一方面支撑在底板下壳24上和/或支撑在底板上壳26上。因此，由事故引起的负载能够直接从支承元件30通过辅助支承元件34被导入车辆底板22中，而绕过端壁12。辅助支承元件34同样也支撑在侧围18上，这样由事故引起的负载还能够被导入侧围18中。
[0064]为了形成由事故引起之负载从支承元件30到车辆底板22中的特别有利的传递，而设置有侧面的铝质挤压型材36，这些铝质挤压型材一方面直接支撑在支承元件30上以及另一方面通过相应的底座38支撑在辅助支承元件34上。在此，底座38例如构造成板材构件。该铝质挤压型材36具有一个多腔型材39，从而，它们在由事故引起作用力载荷时能够在吸收能量的情况下发生变形并且有助于将由事故引起的负载转换为变形能。
[0065]在此，铝质挤压型材36与对应的底座38以及与支承元件30是粘接在一起的。此外还设置有加强元件40，这些加强元件与支承元件30粘接在一起。加强元件40由钢制成并且在由事故引起作用力载荷时由于其有益的延展性同样也有助于将由事故引起的负载转换为变形能以及有助于实现座舱14的高度结构完整性。另外，加强元件40用于将由事故引起的负载沿着车辆横向向外引向侧框元件方向并引入到侧框元件之中以及端壁横梁32之中。
[0066]加强元件40和铝质挤压型材36关于它们的壁厚和/或它们的材料质量能够按灵活尺度加以构造，因此在其事故响应性能方面可以构造成符合要求的，从而，整个车体结构10由此便可以视负载取向而定地并且在其事故响应性能方面符合要求地制造。
[0067]车体结构10上连接着轿车的前端模块42。该前端模块42包括一个辅助梁44，借助该辅助梁可以固定保持用于驱动轿车的电动机。此外，例如行走机构的导杆元件74以及轿车的车轮通过这些导杆元件能够铰接在辅助梁44上。
[0068]前端模块42还包括一个带有拱形牵杆48的牵杆结构46，所述拱形牵杆一方面连接在前端模块42的支撑元件50上以及另一方面连接在端壁横梁32上。
[0069]前端模块42通过另外的牵杆54连接并支撑在车体结构10上。在此，牵杆54 —方面连接在前端模块42的横向支承元件56上以及另一方面连接在支承元件30上。为了连接于支承元件30而设置有一个跨接元件58，该跨接元件一方面支撑在端壁12上、另一方面支撑在支承元件30上并且由金属材料例如由钢构成。由此，通过将相应的螺栓旋入跨接元件58中，牵杆54便能够与跨接元件58稳固地螺接。在此，跨接元件58是设置在支承元件30与端壁12之间的中间空腔60内。为了将前端模块42连接到支承元件30上，支承元件30的加强元件40按本例提供有六个至少基本上沿着车辆纵向(X方向)延伸的螺孔70。借此，由钢构成的加强元件40便能够将前端模块42特别稳固地连接在支承元件30上并从而连接在车体结构10上。另外，铝质挤压型材36提供有另外一些螺孔72，辅助梁44以及角形元件64可螺接在这些螺孔处。在此，角形元件64 —方面支撑在所述前端模块42的纵向支承元件66上、另一方面支撑在所述支承元件30上并且在角上延伸进入由所述纵向支承元件66和所述支承元件30构成的相应角部区域。
[0070]由于所述支承元件30具有高度的功能整合并承担着增强功能或者说加固功能以及连接功能，所以在车体结构10中仅仅有很少数的构件需要相互拼装接合。如借助图1至7可以看到的那样，支承元件30在装配的范围内并且不是在白车身的范围内在时间上在侧框元件制成以及其接合之后与端壁横梁32和端壁12沿着车辆纵向从前方接合，这样能够将端壁12、端壁横梁32和侧框元件面状地覆盖。[0071]支撑元件50用来支撑轿车行走机构的弹簧件或减振件。如特别是能够从图4中获知的那样，支撑元件50沿着车辆纵向特别坚实地支撑在所述支承元件30上。这样，弹簧件和/或减振件便能够稳定地和刚性地通过前端模块42支撑在车体结构10中，由此实现了轿车的很高的行驶动力学刚性(Fahrdynamiksteifigkeit)。其中，所述支撑元件50也可以至少基本上由纤维增强的塑料构成。这一点有益于实现轿车的高刚性和低重量。
[0072]还可以通过加强元件40构成其他一些相应的紧固元件，轿车的至少一个车身覆板件，特别是翼子板可以固定在该紧固元件上。作为可选方案，一些与所述加强元件40分离构造的连接元件可以固定、特别是粘接在所述支承元件30上，通过该连接元件，车身覆板件能被固定保持于所述支承元件30上。
[0073]附图标记列表
[0074]10 车体结构
[0075]12 端壁
[0076]14 座舱
[0077]16 车辆支柱
[0078]18 侧围
[0079]20 编结型材
[0080]22 车辆底板
[0081]24 底板下壳
[0082]26 底板上壳
[0083]28 中间槽道
[0084]30 支承元件
[0085]31 容纳室
[0086]32 端壁横梁
[0087]33 正面
[0088]34 辅助支承元件
[0089]36 铝质挤压型材
[0090]38 底座
[0091]39 多腔型材
[0092]40 加强元件
[0093]42 前端模块
[0094]44 辅助梁
[0095]46 牵杆结构
[0096]48 拱形牵杆
[0097]50 支撑元件
[0098]54 牵杆
[0099]56 横向支承元件
[0100]58 跨接元件
[0101]60 中间空腔
[0102]64 角形元件[0103]66纵梁
[0104]70螺孔
[0105]72另外的螺孔 [0106]74导杆元件
【权利要求】
1.用于机动车、特别是轿车的车体结构(10)，其包括:向前限定座舱(14)的端壁(12)，该端壁在所述车体结构(10)的侧面的车辆支柱(16)之间延伸，其特征在于:在所述端壁(12)的正面(33)上支撑有一支承元件(30)，该支承元件沿着车辆横向延伸并且至少部分地将所述车辆支柱(16)覆盖。
2.如权利要求1所述的车体结构(10)，其特征在于:所述支承元件(30)至少基本上由纤维增强的塑料构成。
3.如权利要求1或2之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:所述端壁(12)至少大部分被所述支承元件(30)覆盖。
4.如前述权利要求之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:所述支承元件(30)特别是绕过所述端壁(12)地沿着车辆纵向支撑在所述车体结构(10)的车辆底板(22)上，特别是支撑在该车辆底板(22)的一槽道元件(28)上。
5.如前述权利要求之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:所述支承元件(30)在至少一个第一部分区域内支撑于所述端壁(12)上并且在至少一个第二部分区域内支撑于所述车辆支柱(16)上。
6.如前述权利要求之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:所述端壁(12)设置有端壁横梁(32)，所述支承元件(30)支撑在该端壁横梁上。
7.如权利要求6所述的车体结构(10)，其特征在于:所述支承元件(30)将所述端壁横梁(32)沿着车辆纵向向前至少局部地覆盖。
8.如前述权利要求之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:在所述端壁(12)与所述支承元件(30)之间构成有至少一个中间空腔(60)，在该中间空腔内设置有支撑于所述端壁(12)上和所述支承元件(30)上的跨接元件(58)。
9.如前述权利要求之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:所述支承元件(30)设置有至少一个加强元件(40)，借助该加强元件所述支承元件(30)得以加强。
10.如权利要求8或9之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:所述跨接元件(58)和/或所述加强元件(40)至少基本上由金属材料构成。
11.如权利要求8至10之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:所述跨接元件(58)和/或所述加强元件(40)具有至少一个紧固件(70)，借助该紧固件，机动车的前端模块(42)能够固定在所述车体结构(10)上。
12.如前述权利要求之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:设置有至少一个用于机动车行走机构的弹簧件和/或减振件的支撑元件(56)，该支撑元件特别是沿着车辆纵向支撑在所述支承元件(30)上。
13.如前述权利要求之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:所述支承元件(30)与所述端壁(12)和/或与所述车辆支柱(16)和/或与所述端壁横梁(32)相粘接。
14.如前述权利要求之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:所述端壁(12)和/或所述支撑元件(56)和/或所述车辆支柱(16)至少基本上由纤维增强的塑料构成。
15.用以制造特别是如前述权利要求之任一项所述的用于机动车、尤其是轿车的车体结构(10)的方法，该车体结构包括:向前限定座舱(14)的端壁(12)，该端壁在所述车体结构(10)的侧面的车辆支柱(16)之间延伸，其特征在于:在所述端壁(12)的正面(33)上支撑一个沿着车辆横向延伸的支承元件(30)并且该支承元件设置成至少局部地与所述车辆支柱（16）重叠
【文档编号】B62D25/14GK104010925SQ201280063206
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2012年11月26日 优先权日:2011年12月20日
【发明者】F·迪舍米德, S·勒尔, T·魏斯 申请人:宝马股份公司
【专利摘要】本发明涉及一种用于机动车、特别是轿车的车体结构(10)，其包括：向前限定座舱(14)的端壁(12)，该端壁在所述车体结构(10)的侧面的车辆支柱(16)之间延伸，其中，有一支承元件(30)支撑在端壁(12)的正面(33)上，该支承元件沿着车辆横向延伸并且至少部分地将车辆支柱(16)覆盖；以及涉及一种用以制造该车体结构(10)的方法。
【专利说明】用于机动车、特别是轿车的车体结构以及用以制造该车体结构的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于机动车的车体结构以及一种如权利要求15前序部分所述的用以制造该车体结构的方法。
【背景技术】
[0002]这样的车体结构由轿车的成批制造而广泛为人所知。该车体结构包括一个端壁(前围壁板)，该端壁沿着车辆纵向向前限定机动车的座舱。与此同时，该端壁沿着车辆横向在所述车体结构的侧面的车辆支柱之间延伸。
[0003]同样由DE102006055721A1已知一种这样的车体结构。该车体结构还包括一个中间槽道以及一个端壁横梁，该端壁横梁包括两个连接在侧面车辆支柱上的侧面部件以及一个将所述侧面部件相连接的中间部件。在此，端壁横梁的侧面部件被如此成形，使它们至少部分地贴靠在端壁上并在那里连接到该端壁上。中间部件至少部分地贴靠在中间槽道上并且与端壁间隔开。端壁横梁沿着车辆纵向设置在端壁之后并且被该端壁向前覆盖。事实表明:这种车体结构对于机动车由事故引起作用力载荷的事故响应性能尚有待改进。
【发明内容】
[0004]因此本发明的目的是，开发一种用于机动车、特别是轿车的车体结构以及一种用以制造文首所述类型的车体结构的方法，使得该车体结构具有更好的事故响应性能。
[0005]这个目的通过一种具有权利要求1所述特征的、用于机动车的车体结构以及通过一种具有权利要求15所述特征的、用以制造该车体结构的方法得以实现。在其余权利要求中对本发明的一些包括适宜和非凡发展设计的有益构造进行了说明。
[0006]这种用于机动车、特别是轿车的车体结构包括一个端壁，该端壁沿着车辆纵向向前限定机动车的座舱。所述端壁沿着车辆横向在所述车体结构的侧面的车辆支柱之间延伸。
[0007]根据本发明，设置有一支承元件，该支承元件就车辆纵向而言是支撑在端壁的正面上、沿着车辆横向延伸并且至少部分地向前将车辆支柱覆盖。因此所述支承元件起到支撑梁的作用并且用于特别是在机动车正面碰撞时支撑或承受并且有利地导出由事故引起的负载。通过这种方式，端壁乃至座舱在机动车由事故引起作用力载荷时特别是在正面碰撞时能够得到保护，免受不希望有的损害，以及避免发生所不希望的往座舱的侵入。这一点有利于座舱乘员的安全。因此本发明的车体结构具有更好的事故响应性能。
[0008]所述支承元件特别是具有如下功能:使由事故引起的负载，也就是说碰撞力或者碰撞能量至少部分地保持远离端壁并将它们导入所述车体结构的沿着车辆纵向设置在支承元件之后的结构件中。由于车辆支柱被支承元件至少向前地覆盖，所以由事故引起的负载能够被有益地导入车辆支柱中。
[0009]优选地，沿着车辆高度方向向下与车辆支柱连接的、侧面的并且至少基本上沿着车辆纵向延伸的相应侧围(侧槛)也被所述支承元件沿着车辆纵向向前至少部分地覆盖。通过这种方式，由事故引起的负载同样能够通过支承元件被导入侧围中以及通过这些侧围被引导绕过座舱。通过这种方式可以将不希望有的座舱损害的危险控制到特别小的程度。
[0010]由于所述支承元件沿着车辆纵向设置在端壁之前，所以本发明的车体结构的支承元件能够承受并支撑由事故引起的负载。在此，所述支承元件由于其在由事故引起作用力载荷时因吸收能量发生变形和/或溃缩，故而还能够起牺牲构件的作用。通过这种方式，碰撞能量可以至少部分地转换为变形能、消减并远离座舱以及因此远离机动车的乘员。这样，端壁便能够经受住由事故引起的作用力载荷而免受不希望有的损害。
[0011]在本发明的特别有益的构造中，所述支承元件至少基本上由纤维增强的塑料构成。因此支承元件具有特别高的刚性和/或强度。这一点有助于实现本发明车体结构的有利的事故响应性能。特别是，能够使支承元件符合要求地适应尤其是在由事故引起作用力载荷时产生的负载，并且能根据其形状和/或其壁厚成形。另一个优点是:通过这种方式，支承元件以及因此整个车体结构的重量能够控制到特别小。支承元件的高刚性有益于实现车体结构的很高的总刚性，由此产生机动车的很好的行驶动力学特性。
[0012]至少部分地添入支承元件的塑料中的纤维增强塑料的纤维可以是玻璃纤维和/或芳族聚酰胺纤维和/或碳纤维和/或其他的纤维，借助这些纤维，支承元件的塑料得以增强。
[0013]优选由纤维增强塑料构成的支承元件借助于也被称为注射模塑法的RTM法(树脂传递模塑法)(RTM-Resin Transfer Moulding)制成。这样能够省时且经济以及符合要求地制造支承元件。支承元件的塑料例如是热固性塑料或者弹性体。
[0014]由纤维增强塑料构成的支承元件可以由一种或由多种散编织物，特别是纤维垫构成。所说散编织物或纤维垫可以是经过变形加工的散编织物或纤维垫，这些散编织物或纤维垫被称为预成形坯并且配置有塑料。多个散编织物或纤维垫例如在相应的搭接区域内彼此重叠地设置、相互连接并变形加工。这个散编织物或这些散编织物配置有塑料，该塑料用作接纳纤维的母体材料。支承元件可以通过这种方式构造成特别刚性的和坚固的以及轻质的、成整体的纤维塑料复合构件。在下文中为了简单明了，仅仅使用单个纤维垫或多个纤维垫的概念。不言而喻，随此同样地也指散编织物。
[0015]为了实现支承元件的符合要求和适配负载的的构造，例如规定:制成支承元件的纤维垫中的至少两个具有彼此不同的厚度。通过这种方式，所述支承元件能够在至少两个区域内具有彼此不同的壁厚以及相应地彼此不同的特性。
[0016]作为可选或者补充，可以规定:支承元件在第一部分区域内具有第一壁厚，该第一壁厚大于所述支承元件的与第一部分区域相接的第二部分区域内的至少一个第二壁厚，其中，较大的第一壁厚由支承元件的塑料构成。换言之，支承元件在第一部分区域内利用塑料与第二部分区域相比有所增厚并相应地符合要求地成形。
[0017]作为可选或补充，具有这样的可能性:第一部分区域内较大的第一壁厚通过如下方式构成，即，在第一部分区域内比在第二部分区域内设置更多数量的纤维垫层。在第一部分区域内和在第二部分区域内例如设置有第一纤维垫，同时在第一部分区域内附加地设置至少另一个纤维垫覆盖于所述第一纤维垫上。
[0018]在搭接区域内，构成支承元件的各纤维垫相互搭接，同样在该搭接区域中也体现出这样多数的纤维垫层。支承元件在搭接区域内比在至少一个与其相接的且无搭接的、另外的区域内具有更大的壁厚。这样，例如可以相应地设置这个搭接区域或者-如果设置有多个搭接区域的话-这些搭接区域，以便赋予本发明的车体结构有益的和适配负载的事故响应性能。
[0019]另外具有下述可能性:纤维垫或散编织物或者纤维垫层或散编织物层在其组成成分方面或者其结构方面和/或在其相应的纤维方向方面彼此不同。通过这种方式，纤维垫或散编织物能够构造得特别是在其负载承受能力和负载传递能力方面符合要求并且与功能相匹配，因为可以依据结构和/或纤维方向设定承载路径(Lastpfade)，特别是由事故引起的负载能够经这些承载路径被吸收和导出。
[0020]此外，纤维垫或散编织物本身可以在其纤维方向方面进行定位取向和/或在其组成成分或者结构方面构造得符合要求。由此，承载路径(负载通过其被导出和转递)便能够与功能相匹配地定位取向，因为承载路径的方向乃至负载承受能力特别是取决于纤维方向或者结构。
[0021]在进一步有益的构造中，端壁至少大部分被支承元件沿着车辆纵向向前覆盖。因此该支承元件形成了一个对于端壁来说附加的第二壁元件，通过该壁元件，端壁在机动车由事故引起作用力载荷时能够得到保护。
[0022]优选地，所述支承元件特别是绕过端壁地沿着车辆纵向也支撑在本发明车体结构的车辆底板上。通过这种方式构成了一种有益的承载路径，经该承载路径，由事故引起的负载能够被导入车辆底板中-不通过端壁传导-并因此远离端壁。这一点导致本发明的车体结构具备特别良好的事故响应性能。
[0023]在本发明的另一有益的实施方式中，支承元件在至少一个第一部分区域内支撑于端壁上并且在至少一个第二部分区域内支撑于车辆支柱上。换言之，支承元件位于带有车辆支柱的支撑系统中，因而实现了将由事故引起的负载有益地支撑和导入车辆支柱中。
[0024]在进一步有益的构造中，端壁设置有一个端壁横梁，支承元件支撑在该端壁横梁上。所述端壁横梁沿着车辆横向延伸并且沿着车辆高度方向设置在端壁的上部区域内或者在该端壁的上方。由于支承元件支撑在端壁横梁上，由事故引起的负载同样能够由支承元件被导出到端壁横梁上。
[0025]优选所述端壁横梁连接在侧面的车辆支柱上。因此，由事故引起的负载能够从端壁横梁被进一步导出到车辆支柱中并远离座舱。在本发明的另一有益的实施方式中，支承元件将端壁横梁沿着车辆纵向向前至少局部地、特别是至少大部分地覆盖。通过这种方式，首先支承元件能够将由事故引起的负载吸收并有针对性地导出到沿着车辆纵向位于其后的端壁横梁上。
[0026]所述端壁横梁有益地至少基本上由纤维增强的塑料构成。通过这种方式它具有高的刚性和强度以及很小的重量。
[0027]在进一步有益的构造中，在端壁与支承元件之间构成有至少一个中间空腔，在该中间空腔内设置有一个支撑在端壁上和支承元件上的跨接元件。通过这种方式，可以实现对由事故引起的力的有针对性的导入和继续传递，这有益于保护端壁。特别是如果在端壁的背向支承元件和跨接元件以及面向座舱的背面上有一个支承件一方面支撑在端壁上、另一方面支撑在至少一个沿着车辆纵向设置在端壁之后的结构部件上，便是这种情况。因此，通过跨接元件被引入端壁的负载能够直接再从端壁中被导出并被引入设置在其后的结构部件中。通过这种方式形成了一种非常有益的承载路径。所述结构部件例如是车辆底板的一个槽道兀件(Tunnelelement)。
[0028]为了符合要求地和局部地增强支承元件，该支承元件设置有至少一个加强元件。通过这种方式，特别是支承元件的机械性能能够符合要求地和局部地与出现的负荷相匹配。
[0029]优选地，跨接元件和/或加强元件至少基本上由金属材料构成。跨接元件和/或加强元件可以由钢、由铝或者铝合金或由其他轻金属、特别是其他轻金属合金构成。跨接元件和/或加强元件由此可以具备特别有益的延展性和/或强度，这样有益于支承元件的以及因此有益于本发明车体结构的事故响应性能。加强元件和/或跨接元件的高延展性有助于使由事故引起的负载高效地转换成变形能。特别高的强度导致支承元件的高度结构完整性，从而座舱可以有益地得到保护。
[0030]所述跨接元件和/或加强元件可以构造成具有至少一个空腔的挤压型材。通过这种方式它们能够省时且经济地制造并且具有有益的机械性能。
[0031]在进一步有益的构造中，跨接元件和/或加强元件具有至少一个紧固件，在该紧固件处，机动车的前端模块和/或其他的附件能被固定在所述车体结构上。紧固件例如是螺纹销和/或螺孔，这样，在必要时金属的前端模块或在必要时金属的附件能够稳固地与支承元件螺接，并连接到该支承元件上。
[0032]如果支承元件至少基本上由纤维增强塑料构成的话，那么加强元件和/或跨接元件优选由金属材料构成。因此，紧固件也由金属材料构成。通过这种方式实现了前端模块或者附件在支承元件上稳固的和防腐蚀的连接。
[0033]所述前端模块例如包括一个辅助梁，在该辅助梁上可以固定保持机动车的动力装置和/或辅助装置。动力装置例如可以是至少一台电动机，机动车可借助该电动机驱动。
[0034]在本发明的另一个特别有益的实施方式中，设置有至少一个用于机动车行走机构的弹簧件和/或减振件的支撑元件。在此，所述支撑元件用于将弹簧件和/或减振件连接并支撑在所述车体结构上，使得该支撑元件能够吸收和支撑弹簧件和/或减振件的力。与此同时，所述支撑元件特别是沿着车辆纵向支撑在支承元件上。该支撑元件在所述支承元件上的支撑有益地具有一个大的、特别是大面积的延展。通过这种方式，弹簧件和/或减振件稳定和刚性地支撑在所述车体结构上。这一点有助于实现机动车的很好的行驶动力学特性。
[0035]如果所述支承元件与端壁和/或与车辆支柱和/或与端壁横梁粘接在一起的话，那么这一点首先将所述车体结构的重量保持在很小。其次，通过这种方式实现了一种特别稳固以及防腐蚀的连接。
[0036]在本发明的另一有益的实施方式中，端壁和/或支撑元件和/或车辆支柱和/或侧围至少基本上由纤维增强的塑料构成。这一点使得所述车体结构以及因此使得机动车的重量保持很小。这样，机动车能够以仅仅很少的能量需求被驱动。此外，这一点导致所述车体结构的高刚性，这伴随着机动车的有利的行驶动力学特性而出现。
[0037]优选地，本发明的车体结构构造成用于轿车的自承载车身。
[0038]本发明还包括用以制造机动车用的车体结构、特别是本发明的车体结构的方法。所述车体结构包括一个向前限定机动车的座舱的端壁，该端壁在所述车体结构的侧面的车辆支柱之间延伸。
[0039]根据本发明，在端壁的正面上支撑一个沿着车辆横向延伸的支承元件并且该支承元件设置成至少局部地与车辆支柱重叠。本发明车体结构的有益实施方式可以视为本发明方法的有益实施方式，反之亦然。
[0040]因为支承元件由于其布置和支撑能够保护端壁免受不希望有的损害，所以本发明的方法能够实现所述车体结构的改进的事故响应性能。这样能够避免不希望发生的侵入座舱，由此实现了机动车乘员的很高的安全性。
[0041]在本发明方法的范围内，首先制造车辆支柱以及沿着车辆高度方向向下连接的侧围以及带有端壁横梁的端壁并将其彼此拼装接合。另外，可以制造和拼装接合车体结构的其他构件。然后，将支承元件设置在端壁前面并与该端壁以及优选与车辆支柱、端壁横梁和侧围拼装接合并且相应地支撑在其上，使得端壁、车辆支柱、端壁横梁和侧围沿着车辆纵向向前被所述支承元件覆盖。
[0042]这样，在机动车正面碰撞到障碍物上时，首先支承元件便能够吸收由事故引起的负载并将其有针对性地导出到设置在其后的结构件中，如车辆支柱、端壁横梁和侧围，并且至少大部分地远离端壁，以保护该端壁。
[0043]在此，在车体结构的装配的范围内实施支承元件与端壁以及必要时与端壁横梁、车辆支柱和侧围的拼装接合。通过这种方式实现了省时和经济的制造。
【专利附图】
【附图说明】
[0044]由下文对优选实施例的说明以及借助附图可得出本发明的其他优点、特征和细节。前面在说明中所述的特征和特征组合以及下面在【专利附图】
【附图说明】中所述的和/或仅仅在附图中示出的特征和特征组合不仅可以应用在相应阐述的组合当中，而且还可以应用于其他的组合方式或者单独应用，而不脱离本发明的范围。
[0045]附图中示出:
[0046]图1局部地示出用于轿车的车体结构的示意性的纵剖视图，轿车的前端模块连接在该车体结构上；
[0047]图2局部地示出图1示出的、带有前端模块的车体结构的另一个示意性的纵剖视图；
[0048]图3局部地示出图1和2示出的车体结构的示意性的和透视的前视图；
[0049]图4局部地示出图1和2示出的、带有前端模块的车体结构的示意性透视图；
[0050]图5示出的是图1至4示出的车体结构的支承元件的示意性后视图；
[0051]图6局部地示出图3示出的车体结构的另一个示意性前视图；和
[0052]图7局部地示出图1和2示出的、带有前端模块的车体结构的示意性的和透视的底视图。
【具体实施方式】
[0053]图1示出了用于轿车的车体结构10。如与图2至7结合起来可以看到的那样，该车体结构10包括一个端壁12，轿车的座舱14借助该端壁沿着车辆纵向向前被限定。车体结构10还包括沿着车辆横向彼此间隔开的侧面的车辆支柱16，所述车辆支柱在本例中为车体结构10的A-柱。在此，端壁12沿着车辆横向在所述车辆支柱16之间延伸。
[0054]车体结构10的相应的侧围18沿着车辆高度方向向下连接于车辆支柱16。在此，车辆支柱16和侧围18至少部分地相互成一体构造，因而各个车辆支柱16连同相应附属的侧围18作为一个整体也被称为侧框元件。该车体结构10可以是用于轿车的自承载车身。
[0055]包括车辆支柱16和侧围18的侧框元件具有一个侧框内侧部分和一个侧框外侧部分。侧框外侧部分以薄壳结构方式由纤维增强的塑料构成。侧框内侧部分包括一个带有泡沫芯的编结型材(Flechtprofil) 20，所述泡沫芯周围编有纤维。另外，侧框内侧部分还包括经变形加工的散编织物或纤维垫，其中，编结型材和变形加工的纤维垫(预成形坯)设置有塑料材料，因而侧框内侧部分也是至少基本上由带有被编绕之泡沫芯的纤维增强塑料所构成。
[0056]另外，车体结构10还包括一个带有底板下壳24和底板上壳26的车辆底板22,所述底板上壳在构成各至少一个中间空腔的情况下设置在底板下壳24上。同样，底板下壳24和底板上壳26也是至少基本上由纤维增强塑料所构成。
[0057]由底板下壳24构成车体结构10的一个中间槽道28。中间槽道28提供了一个容纳室31，该容纳室用于容纳至少一个电存储装置，特别是一个高电压储存器。利用电存储装置可以为轿车的至少一台电动机供电，这样该电动机便可以驱动所述轿车。
[0058]该轿车例如构造成混合动力车或电动车并且这样能够低排放地或无排放地被驱动。至少基本上由纤维增强塑料构成的车体结构10的相应部件的构造使得轿车的重量保持很小，因而它用仅仅很少的能量需求就可被驱动。另外，这一点还导致车体结构10的很高的刚性，以及由此导致特别好的行驶动力学特性。
[0059]在端壁12之前，沿着车辆纵向设置有一个构造成与端壁12分离的支承元件30，该支承元件支撑在端壁12的正面33上、沿着车辆横向延伸并且将端壁12以及车辆支柱16和侧围18(侧框元件)大面积地朝向前方覆盖。与此同时，支承元件30也支撑在车辆支柱16和侧围18上。
[0060]支承元件30由碳纤维增强的塑料构成并且优选利用RTM法制造。因此该支承元件30具有高的刚性和强度以及很小的重量。这一点有益于实现整个车体结构10的刚性以及轿车的行驶动力学特性。另外，支承元件30因此能够在其事故响应性能方面构造成符合要求的。
[0061]端壁12设置有一个端壁横梁32，该端壁横梁沿着车辆纵向朝向前方至少局部地被支承元件30覆盖以及所述支承元件30支撑在该端壁横梁上。在此，支承元件30与端壁横梁32、与端壁12、与车辆支柱16和侧围18粘接在一起。
[0062]如果轿车在正面碰撞时撞到障碍物上的话，那么首先支承元件30便能够吸收由事故引起的负载。由事故引起的负载从所述支承元件30至少大部分地通过有益的承载路径有针对性地被导入沿着车辆纵向设置于其后的结构件如端壁横梁32、车辆支柱16和侧围18并且至少大部分远离端壁12。这样端壁12便得到保护，免受不希望有的损害。同样通过这种方式可以避免不希望发生的往座舱14中的侵入。
[0063]在侧围18的区域中，至少部分地在底板下壳24与底板上壳26之间设置有侧面的辅助支承元件34，这些辅助支承元件分别一方面绕过端壁12地直接支撑在支承元件30上以及另一方面支撑在底板下壳24上和/或支撑在底板上壳26上。因此，由事故引起的负载能够直接从支承元件30通过辅助支承元件34被导入车辆底板22中，而绕过端壁12。辅助支承元件34同样也支撑在侧围18上，这样由事故引起的负载还能够被导入侧围18中。
[0064]为了形成由事故引起之负载从支承元件30到车辆底板22中的特别有利的传递，而设置有侧面的铝质挤压型材36，这些铝质挤压型材一方面直接支撑在支承元件30上以及另一方面通过相应的底座38支撑在辅助支承元件34上。在此，底座38例如构造成板材构件。该铝质挤压型材36具有一个多腔型材39，从而，它们在由事故引起作用力载荷时能够在吸收能量的情况下发生变形并且有助于将由事故引起的负载转换为变形能。
[0065]在此，铝质挤压型材36与对应的底座38以及与支承元件30是粘接在一起的。此外还设置有加强元件40，这些加强元件与支承元件30粘接在一起。加强元件40由钢制成并且在由事故引起作用力载荷时由于其有益的延展性同样也有助于将由事故引起的负载转换为变形能以及有助于实现座舱14的高度结构完整性。另外，加强元件40用于将由事故引起的负载沿着车辆横向向外引向侧框元件方向并引入到侧框元件之中以及端壁横梁32之中。
[0066]加强元件40和铝质挤压型材36关于它们的壁厚和/或它们的材料质量能够按灵活尺度加以构造，因此在其事故响应性能方面可以构造成符合要求的，从而，整个车体结构10由此便可以视负载取向而定地并且在其事故响应性能方面符合要求地制造。
[0067]车体结构10上连接着轿车的前端模块42。该前端模块42包括一个辅助梁44，借助该辅助梁可以固定保持用于驱动轿车的电动机。此外，例如行走机构的导杆元件74以及轿车的车轮通过这些导杆元件能够铰接在辅助梁44上。
[0068]前端模块42还包括一个带有拱形牵杆48的牵杆结构46，所述拱形牵杆一方面连接在前端模块42的支撑元件50上以及另一方面连接在端壁横梁32上。
[0069]前端模块42通过另外的牵杆54连接并支撑在车体结构10上。在此，牵杆54 —方面连接在前端模块42的横向支承元件56上以及另一方面连接在支承元件30上。为了连接于支承元件30而设置有一个跨接元件58，该跨接元件一方面支撑在端壁12上、另一方面支撑在支承元件30上并且由金属材料例如由钢构成。由此，通过将相应的螺栓旋入跨接元件58中，牵杆54便能够与跨接元件58稳固地螺接。在此，跨接元件58是设置在支承元件30与端壁12之间的中间空腔60内。为了将前端模块42连接到支承元件30上，支承元件30的加强元件40按本例提供有六个至少基本上沿着车辆纵向(X方向)延伸的螺孔70。借此，由钢构成的加强元件40便能够将前端模块42特别稳固地连接在支承元件30上并从而连接在车体结构10上。另外，铝质挤压型材36提供有另外一些螺孔72，辅助梁44以及角形元件64可螺接在这些螺孔处。在此，角形元件64 —方面支撑在所述前端模块42的纵向支承元件66上、另一方面支撑在所述支承元件30上并且在角上延伸进入由所述纵向支承元件66和所述支承元件30构成的相应角部区域。
[0070]由于所述支承元件30具有高度的功能整合并承担着增强功能或者说加固功能以及连接功能，所以在车体结构10中仅仅有很少数的构件需要相互拼装接合。如借助图1至7可以看到的那样，支承元件30在装配的范围内并且不是在白车身的范围内在时间上在侧框元件制成以及其接合之后与端壁横梁32和端壁12沿着车辆纵向从前方接合，这样能够将端壁12、端壁横梁32和侧框元件面状地覆盖。[0071]支撑元件50用来支撑轿车行走机构的弹簧件或减振件。如特别是能够从图4中获知的那样，支撑元件50沿着车辆纵向特别坚实地支撑在所述支承元件30上。这样，弹簧件和/或减振件便能够稳定地和刚性地通过前端模块42支撑在车体结构10中，由此实现了轿车的很高的行驶动力学刚性(Fahrdynamiksteifigkeit)。其中，所述支撑元件50也可以至少基本上由纤维增强的塑料构成。这一点有益于实现轿车的高刚性和低重量。
[0072]还可以通过加强元件40构成其他一些相应的紧固元件，轿车的至少一个车身覆板件，特别是翼子板可以固定在该紧固元件上。作为可选方案，一些与所述加强元件40分离构造的连接元件可以固定、特别是粘接在所述支承元件30上，通过该连接元件，车身覆板件能被固定保持于所述支承元件30上。
[0073]附图标记列表
[0074]10 车体结构
[0075]12 端壁
[0076]14 座舱
[0077]16 车辆支柱
[0078]18 侧围
[0079]20 编结型材
[0080]22 车辆底板
[0081]24 底板下壳
[0082]26 底板上壳
[0083]28 中间槽道
[0084]30 支承元件
[0085]31 容纳室
[0086]32 端壁横梁
[0087]33 正面
[0088]34 辅助支承元件
[0089]36 铝质挤压型材
[0090]38 底座
[0091]39 多腔型材
[0092]40 加强元件
[0093]42 前端模块
[0094]44 辅助梁
[0095]46 牵杆结构
[0096]48 拱形牵杆
[0097]50 支撑元件
[0098]54 牵杆
[0099]56 横向支承元件
[0100]58 跨接元件
[0101]60 中间空腔
[0102]64 角形元件[0103]66纵梁
[0104]70螺孔
[0105]72另外的螺孔 [0106]74导杆元件
【权利要求】
1.用于机动车、特别是轿车的车体结构(10)，其包括:向前限定座舱(14)的端壁(12)，该端壁在所述车体结构(10)的侧面的车辆支柱(16)之间延伸，其特征在于:在所述端壁(12)的正面(33)上支撑有一支承元件(30)，该支承元件沿着车辆横向延伸并且至少部分地将所述车辆支柱(16)覆盖。
2.如权利要求1所述的车体结构(10)，其特征在于:所述支承元件(30)至少基本上由纤维增强的塑料构成。
3.如权利要求1或2之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:所述端壁(12)至少大部分被所述支承元件(30)覆盖。
4.如前述权利要求之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:所述支承元件(30)特别是绕过所述端壁(12)地沿着车辆纵向支撑在所述车体结构(10)的车辆底板(22)上，特别是支撑在该车辆底板(22)的一槽道元件(28)上。
5.如前述权利要求之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:所述支承元件(30)在至少一个第一部分区域内支撑于所述端壁(12)上并且在至少一个第二部分区域内支撑于所述车辆支柱(16)上。
6.如前述权利要求之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:所述端壁(12)设置有端壁横梁(32)，所述支承元件(30)支撑在该端壁横梁上。
7.如权利要求6所述的车体结构(10)，其特征在于:所述支承元件(30)将所述端壁横梁(32)沿着车辆纵向向前至少局部地覆盖。
8.如前述权利要求之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:在所述端壁(12)与所述支承元件(30)之间构成有至少一个中间空腔(60)，在该中间空腔内设置有支撑于所述端壁(12)上和所述支承元件(30)上的跨接元件(58)。
9.如前述权利要求之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:所述支承元件(30)设置有至少一个加强元件(40)，借助该加强元件所述支承元件(30)得以加强。
10.如权利要求8或9之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:所述跨接元件(58)和/或所述加强元件(40)至少基本上由金属材料构成。
11.如权利要求8至10之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:所述跨接元件(58)和/或所述加强元件(40)具有至少一个紧固件(70)，借助该紧固件，机动车的前端模块(42)能够固定在所述车体结构(10)上。
12.如前述权利要求之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:设置有至少一个用于机动车行走机构的弹簧件和/或减振件的支撑元件(56)，该支撑元件特别是沿着车辆纵向支撑在所述支承元件(30)上。
13.如前述权利要求之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:所述支承元件(30)与所述端壁(12)和/或与所述车辆支柱(16)和/或与所述端壁横梁(32)相粘接。
14.如前述权利要求之任一项所述的车体结构(10)，其特征在于:所述端壁(12)和/或所述支撑元件(56)和/或所述车辆支柱(16)至少基本上由纤维增强的塑料构成。
15.用以制造特别是如前述权利要求之任一项所述的用于机动车、尤其是轿车的车体结构(10)的方法，该车体结构包括:向前限定座舱(14)的端壁(12)，该端壁在所述车体结构(10)的侧面的车辆支柱(16)之间延伸，其特征在于:在所述端壁(12)的正面(33)上支撑一个沿着车辆横向延伸的支承元件(30)并且该支承元件设置成至少局部地与所述车辆支柱（16）重叠
【文档编号】B62D25/14GK104010925SQ201280063206
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2012年11月26日 优先权日:2011年12月20日
【发明者】F·迪舍米德, S·勒尔, T·魏斯 申请人:宝马股份公司
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