轻量化设计的车身底部结构的制作方法

文档序号:8914492阅读:440来源:国知局
轻量化设计的车身底部结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种车身的底部结构、其尤其部分被设计为轻量化结构。此外,本发明还涉及一种设有这种底部结构的车身以及相应的机动车。
【背景技术】
[0002]为了降低车辆的能量消耗及燃油消耗需要尽可能降低整体车重。由此尤其需要降低车身的重量,但尽可能不要损害甚至还要改善其强度、坚固性、耐用性。
[0003]这样由文献DE 10 2005 021 166 Al公开了一种用于车辆的底部结构,该底部结构具有至少两个纵向车身护板和至少部分在纵向车身护板之间延伸的中间梁,底部结构还具有两个横梁,该横梁从中间梁开始分别向车门槛延伸,并且横梁分别具有一个前侧面和尾侧面。

【发明内容】

[0004]本发明的实施方式所要解决的技术问题在于,提供一种车身的重量优化的底部结构,所述底部结构尤其能工艺合理且简单地制造,并且此外,所述底部结构在侧面碰撞时具有更好的挤入特性或压入特性。所述底部结构在即使重量最小化的情况下也提供更好的乘客保护。
[0005]所述技术问题通过一种按照本发明的车身的底部结构解决,其具有至少一个沿车辆纵向(X)延伸的侧门槛型材;至少一个沿车辆纵向(X)延伸且沿车辆横向(y)与所述侧门槛型材间隔布置的通道边缘型材;和至少一个横梁结构单元,所述横梁结构单元具有沿车辆横向(y)在所述侧门槛型材与所述通道边缘型材之间延伸的横梁和与所述横梁相连的底板。所述技术问题还通过一种具有上述底部结构的车身以及具有上述底部结构的机动车解决。
[0006]由此设计的车身的底部结构具有至少一个沿车辆纵向(X)延伸的侧门槛型材和至少一个沿车辆纵向延伸的通道边缘型材,所述通道边缘型材沿车辆横向(y)与侧门槛型材间隔布置。底部结构通常具有两个沿底部结构的外侧大体上平行延伸的侧门槛型材,所述至少一个通道边缘型材在所述侧门槛型材之间的大约中间位置上延伸。
[0007]在此还可以设有多个、尤其两个沿车辆横向相互保持间隔的通道边缘型材,设置在底部结构的大约中间位置上的、通常沿车辆纵向延伸的中央通道布置、固定和/或加强在所述通道边缘型材上。
[0008]此外,底部结构还具有至少一个横梁结构单元。所述横梁结构单元具有沿车辆横向(y)在侧门槛型材与通道边缘型材之间延伸的横梁以及与横梁相连的底板。横梁结构单元尤其由横梁和与横梁相连的底板组成,并且作为预装配或预配置的模块,在其余的底部结构组装完成之后被安装在侧门槛型材与通道边缘型材之间的间隙中。
[0009]横梁结构单元利用其横梁和与横梁预配置地相连的底板作为组件发挥作用,其可以至少局部地由轻质结构材料制成,并且由此有助于底部结构和进而整个车身的重量降低。预配置的、也即处于预装配状态或交货状态的横梁结构单元具有横梁和与横梁固定相连或刚性连接的底板。
[0010]通过将横梁结构单元安装在底部结构中、也即安装在侧门槛型材与通道边缘型材之间构成的间隙中,可以使在纵向型材之间、也即在侧门槛型材与通道边缘型材之间构成的开口通过横梁结构单元的底板被封闭。由此可以以有利的方式省去单独的底板件。通过底板和横梁的预配置或预装配,横梁不必在其在底部结构上的安装过程中或完成安装之后额外地与底板件结构相连。由此通过提供横梁结构单元降低了制造耗费和装配耗费。
[0011]根据另一种实施方式,以轻量化结构设计横梁和底板。和就是说,横梁和/或底板由轻质结构材料制成或由这种轻质结构材料组成。由此可以用轻质结构材料重量降低地替代钢板部件,从而降低底部结构的重量、乃至整个机动车的重量。
[0012]通常,横梁和底板中的至少一个由塑料材料、纤维复合材料或由轻质结构金属制成。作为塑料材料尤其可以考虑成本低廉的塑料、例如聚丙烯,然而也可以考虑耐高温的聚酰胺。相应的塑料材料可以是纤维增强的,以便使横梁具有在强度和硬度方面所需的规格。然而还可以考虑的是,横梁由轻质结构金属、例如铝或镁制成。在此,横梁被设计为金属铸件。
[0013]此外,横梁和底板还可以由同一种材料制成。为了构成横梁结构单元,可以使各个部件、也即横梁和底板借助适宜的接合方法相互连接。尤其在金属铸件或塑料注塑件的设计方式中可以考虑的是,横梁和底板被设计为一体式的。
[0014]塑料材料、纤维复合材料或轻质金属的使用不仅实现了重量降低,而且在制造费用方面也具有优势。也即当横梁由塑料材料制成或纤维复合材料制成时,可以省去对横梁出于防腐蚀保护目的的涂装。横梁结构单元还可以在涂装过程之后才安装在底部结构中。这还实现了对特别成本低廉、然而足够稳定和坚固的塑料、例如聚丙烯的使用,所述塑料材料在此情况下不具有为涂装过程和在涂装过程之后的干燥过程所需的耐高温性。
[0015]根据另一种设计方式,沿车辆横向的横梁支承在侧门槛型材和通道边缘型材的相互对置的侧边上。横梁尤其在由通道边缘型材和侧门槛型材构成的平面上延伸,从而使沿水平方向或沿车辆横向在侧门槛上传导的变形力通过横梁向通道边缘型材传递并被导出。
[0016]根据另一种设计方式,横梁借助粘接、螺栓连接、铆接或咬口连接与侧门槛型材和通道边缘型材相连。这些类型的连接方法尤其适用于横梁与已涂装的纵向型材、侧门槛型材和通道边缘型材的连接。横梁与所述纵向型材借助粘接、螺栓连接或咬口连接的连接由此对于横梁结构单元在已涂装的底部结构上的事后装配来说是有利的。
[0017]而且将轻质结构金属用于横梁和/或底板也可以规避接触腐蚀的问题,因为粘接、螺栓连接、铆接或咬口连接的连接方法与焊接方法相比不会影响或损伤纵向型材的涂装结构。
[0018]根据另一种设计方式,横梁至少分段地具有U形的带有加强肋的横截面轮廓。横梁尤其被设计为朝下敞开的,从而使横梁向上具有大体上封闭的壳结构。由此,横梁具有大体上平面设计的上侧,前侧边和后侧边邻接所述上侧,所述前侧边和后侧边通常沿车辆高度方向(Z)延伸。加强肋通常在前侧边与后侧边之间、然而在横梁的上侧的下方延伸,也就是说在U形横截面轮廓的内部延伸。
[0019]加强肋可以被设计为菱形、六边形或其他形状,例如与横梁的外部轮廓相匹配地设计。
[0020]根据另一种设计方式,横梁具有四个相互呈X形或交叉指向的臂,臂的自由端部一方面贴靠侧门槛型材,另一方面贴靠通道边缘型材。通过横梁的X形或交叉设计,可以沿侧门槛型材相对于通道边缘型材构成相对较大的力传导区,横梁能在所述力传导区内吸收相应的力,并向底部结构的相邻部件传导。
[0021]总共四个臂中的两个臂沿车辆纵向相互间隔,并且邻接在侧门槛型材上,而臂的其他两个同样沿车辆纵向相互间隔的自由端部则邻接并支承在通道边缘型材上。
[0022]根据另一种设计方式,横梁通常至少相对于纵向中轴线和横向中轴线中的一个镜像对称地设计。在横梁在底部结构上的最终装配位置上,纵向中轴线大致平行于车辆纵向(χ)地延伸,而横向中轴线大致平行于车辆横向(y)地延伸。横梁相对于纵向中轴线和/或相对于横向中轴线的镜像对称的设计实现了横梁在车辆左侧和车辆右侧上的安装,从而能将尽可能大量的标准件用于底部结构的制造。由此降低了制造耗费和物流耗费。
[0023]根据另一种设计方式,横梁为了机械强化而至少分段地设有至少一个金属加强部。金属加强部在此可以作为金属衬层嵌入横梁中,或者还可以固定在横梁的外部。金属加强部的嵌入和连接尤其在横梁的高负载的位置上进行,以便对例如由于使用轻质结构金属而可能导致的横梁结构上的薄弱位置进行补偿。
[0024]根据另一种设计方式,横梁在其底侧上具有凸缘段,横梁通过所述凸缘段与底板相连。凸缘段可以被设计为紧密地沿四个X形指向的臂延伸,从而能够构成横梁与底板的尽可能大面积的连接。根据用于横梁和底板的不同的材料选择,可以将横梁和底板彼此材料接合、或者采用其他方式相互连接。当横梁和底板被设计为例如塑料构件时,所述塑料构件可以相互焊接。为此同样也可以考虑其他接合方法和连接方法、例如粘接、螺栓连接、铆接或咬口连接,以便构成横梁结构单元。
[0025]横梁的凸缘段可以例如在横梁的中央环绕横梁型材的缺口,所述缺口可以用作其他车辆部件的通道。例如可以通过将相互对齐的缺口设置在横梁的底侧上,构成用于搁脚空间和/或电缆的通道。
[0026]通过为横梁结构单元设置底板,可以将其余的底部结构设计为大体上无底板件的。也就是说,通道边缘型材与侧门槛型材之间的空隙或开口可以单独或仅仅通过将横梁结构单元装入底部结构而被横梁结构单元的底板封闭。由此可以以有利的方式省去对单独的底板件的独立装配和制
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