用于机动车白车身结构的支柱、用于制造支柱的方法和机动车白车身结构的制作方法

文档序号:9620055阅读:583来源:国知局
用于机动车白车身结构的支柱、用于制造支柱的方法和机动车白车身结构的制作方法
【专利说明】用于机动车白车身结构的支柱、用于制造支柱的方法和机动车白车身结构
技术领域
[0001]本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的用于机动车白车身结构的支柱、一种按照权利要求7前序部分所述的用于制造支柱的方法以及一种按照权利要求10所述的机动车白车身结构。
【背景技术】
[0002]已知支柱和用于制造这里所述类型的支柱的方法。一种已知的以壳式结构由钢制成的支柱具有多个构件,所述构件特别是由不同高强度的、坚固性的和/或延展性的钢板耗费地相互接合。也已知具有支柱体的支柱,所述支柱体至少局部地构成为铸件、例如轻金属铸件。也已知如下的支柱,所述支柱的支柱体由较高强度的板通过内高压成型构成。最后,按照一种尚未公开的现有技术已知一种中门柱,所述中门柱具有支柱体,所述支柱体通过整体成形、特别是通过锻造制造。已知的解决方案特别是在其材料特征方面和在其到机动车白车身结构的相邻部件的连接方面是值得改进的。

【发明内容】

[0003]本发明的任务在于,创造一种用于机动车白车身结构的支柱以及一种用于制造这样的支柱的方法,其中,不出现所提到的缺点。特别是,所述支柱具有改善的材料特性以及改善的到机动车白车身结构的相邻的元件的可连接性。本发明的任务也在于,创造一种具有相应的支柱的机动车白车身结构。
[0004]为了解决所述任务,提出一种具有权利要求1所述的特征的用于机动车白车身结构的支柱。所述支柱具有支柱体,所述支柱体至少在第一区域内包括第一材料。支柱体至少在第一区域中通过体积成型、优选通过锻造制造。所述支柱的特征在于,支柱体的至少一个第二区域包括第二材料,所述第二材料与第一材料不同。按照该方式,创造一种具有混合的支柱体的支柱,由此支柱的材料特性能够按照需要地协调并且特别是鉴于对于事故的设计来优化。特别是可以符合要求地构造抗拉强度、屈服极限、断裂伸长率和/或延展性并且由于混合的结构型式也可以局部地符合要求地来构造。
[0005]通过支柱的至少第一区域通过体积成型、优选通过锻造构成,至少该区域具有高度压实的内部结构,所述内部结构完全是无缩孔的。由此产生相对于铸件提高的机械稳定性和在构件检查中的减少的耗费。在体积成型中、尤其是在锻造中此外无问题的是,局部符合负载地设计支柱体的横截面,其中,中间支柱的至少第一区域可以具有变化的横截面尺寸和/或横截面形状。特别是能够局部符合负载地这样构造支柱体的横截面,使得受高的机械负载的区域具有与受低机械负载的区域相比更大的壁厚。因此不需要将支柱的所有区域按照在受最高机械负载的区域中所必需的壁厚来设计。而是能够符合需要构造壁厚。也可能的是,在体积成型时、尤其是在锻造时至少在第一区域中设计内部结构的纤维结构,使得在受高的机械负载的区域中有针对性地定向纤维走向,由此这些区域获得特别高的机械稳定性和强度。特别是,在受高的机械负载的区域中的纤维走向与在受低机械负载的区域中的纤维走向有偏差地构成。在体积成型时、尤其是在锻造时能够因此调整在经锻造的构件中的优化的力线。通过体积成型的、优选经锻造的区域的较高的强度和稳定性能够在整体上减小支柱体的壁厚,从而也可以构成具有比例如在铸件中所能达到的壁厚更薄的受最高机械负载的区域。在受低机械负载的区域中的壁厚可以进一步减小。在整体上能够因此显著地节省重量并且更为细长地构造支柱。由此也能够扩大对于驾驶员在支柱区域中的视角,因为支柱在整体上更为细长地构建。也提供更多的空间来登上车辆,特别是当支柱用于四座车辆的白车身结构时。在这种情况下特别是有更多的空间供使用,以便达到机动车的后部空间。
[0006]在体积成型的、特别是经锻造的构件中也产生较低的再加工耗费,这节省制造成本。
[0007]所述支柱的一种优选的实施例包括多于一个第一区域,所述第一区域通过体积成型、尤其是通过锻造制造。不同的第一区域可以分别包括相同的第一材料或者由该相同的第一材料组成。备选地可能的是,不同的第一区域包括不同的材料或者由不同的材料组成。
[0008]备选地或附加地,所述支柱优选可以包括多于一个第二区域。在此可能的是,不同的第二区域包括相同的第二材料。备选地可能的是,第二区域分别包括不同的第二材料,所述第二材料与所述至少一个第一区域的第一材料不同。
[0009]优选如下的支柱,所述支柱的特征在于,所述第一材料包括轻金属或轻金属合金,优选由轻金属或轻金属合金组成。优选地,第一材料包括铝或铝合金,或者所述第一材料由铝或铝合金组成。备选地或附加地,第一材料优选包括镁或镁合金,或者所述第一材料由镁或镁合金组成。通过选择用于第一材料的轻金属或轻金属合金能够进一步减少重量。这点考虑到轻结构构思。特别是当在支柱的与机动车白车身结构的相邻元件连接的连接区域中存在相应选择的第一材料,其中,相邻的元件包括轻金属或轻金属合金时,支柱与所述相邻的元件的接合相对于钢/轻金属的材料组合明显更为便利。因为这里是相同的或者至少相似的材料相互接合,所以可以使用标准接合方法,这在钢/轻金属、特别是钢/铝的材料对的情况下是不可能的。特别是可以设有铝合金7000与铝合金6000的材料对。对此,第一材料优选由铝合金7000或者由铝合金6000组成。
[0010]通过为所述第一材料选择轻金属或轻金属合金也避免氢脆化,所述氢脆化一般在使用至今特别是用于B柱的高强度钢的情况下出现。
[〇〇11] 也优选如下的支柱,所述支柱的特征在于,所述第二材料包括钢、特别是较高强度的钢,或者由钢、特别是由较高强度的钢组成。备选地或附加地,所述第二材料可以包括轻金属或轻金属合金,或者由轻金属或轻金属合金组成。特别是,所述第二材料可以包括铝或铝合金、优选EN-AW-7075,或者由铝或铝合金、优选EN-AW-7075组成。备选地或附加地,所述第二材料可以包括镁或镁合金,或者由镁或镁合金组成。备选地或附加地,所述第二材料可以包括纤维增强塑料,或者由纤维增强塑料组成。特别是,为所述第二材料选择轻金属或轻金属合金或者纤维增强塑料能实现支柱进一步重量减轻。
[0012] 优选如下的支柱,所述支柱的特征在于,所述至少一个第二区域构造为增强区域。尤其是,所述第二区域可以构成为加强衬层、加强核和/或加强芯。优选地,所述至少一个第二区域鉴于其形状和/或其在支柱体中或上的布置结构而与所要求的构件特性和/或支柱的要期望的机械负载相协调。
[0013]优选地,所述第二材料具有比第一材料更高的强度。在这种情况下,所述支柱体在第二区域中已经由于第二材料的材料特性而加强。例如可能的是,具有支柱体的、基本上包括轻金属的支柱具有集成的钢芯、特别是由较高强度的钢制成的钢芯,或者优选具有由较高强度的铝合金、例如EN-AW-7075制成的芯,其中,所述芯优选锻入到轻金属、由轻金属包围锻造(umschmieden)或者锻接或一体成型到轻金属上。优选也可能的是,所述支柱体包括至少一个由纤维增强塑料制成的加固衬层。纤维增强塑料优选具有玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、碳纤维、特别是绝缘的碳纤维和/或钢纤维。
[0014]备选地优选如下的支柱,所述支柱的特征在于,所述第二区域构成为功能区域。以混合结构型式制造的支柱因此优选可以包括集成的功能元件,例如用于座椅安全带自动伸缩器的容纳部或者连接或加强位置、安全带保持部、气囊保持部和/或用于窗玻璃起落器的马达。也可能的是,所述支柱作为第二区域包括用于锁的加强部、用于门铰链的加强部、固定销、螺纹套管、嵌入部或者插入部、特别是螺纹嵌入部,和/或包括门铰链本身的一部分、优选基板或支柱件。如果所述第二区域构成为功能区域,则该功能区域可以不受拘束地(zwanglos)集成到支柱中。由此避免单独部件并且省去接合步骤以及为此设置的工具和装置。借此可以节省制造成本、特别是物流成本。
[0015]也优选如下的支柱,所述支柱的特征在于,所述支柱构成为A柱、B柱或C柱。支柱优选构成为长支柱或者短支柱,特别是与所述支柱是设置用于带有坚固的车辆顶篷的车辆、特别是大轿车的机动车白车身结构还是设置用于具有可变顶篷的机动车、特别是敞篷轿车或者具有可取下的硬车顶的机动车无关。特别是对短支柱提出提高的机械要求,从而这里特别有利地产生支柱的改善的构件特性。
[0016]最后优选如下的支柱,所述支柱的特征在于,至少一个用于将支柱体连接到机动车白车身结构上的连接节点与支柱体一件式地构成。在此特别是在短的支柱的情况下优选仅一个连接节点设置在支柱的下面的区域中,所述支柱利用其优选与机动车白车身结构的纵梁或门槛和/或与横梁接合。长支柱优选具有两个用于连接到车顶框架和下面的纵梁和/或横梁上的连接节点。所述至少一个连接节点优选在整体成型时一体成型在支柱体上或者锻接到支柱体上。由此达到功能集成,其中,此外单独设置的和相互接合的构件在一定程度上被取代。由此对于在其中使用支柱的机动车白车身结构来说在整体上产生减少的部件数量,这能实现在物流中和在生产过程中的成本节省。亦即省去一般必需的用于将支柱体与所述至少一个连接节点接合的接合步骤。因为特别是省去在该区域中一般常见的钎焊或熔焊,所以也防止了热变形,由此正好在连接节点的区域中保持得到支柱的尺寸精确性和内部结构。以相同的方式省去了在支柱体和连接节点的两件式的构成中会存在的接合公差。机动车白车身结构的整体构造由此是特别尺寸精确的。
[0017]所述至少一个连接节点优选这样构成,使得所述至少一个连接节点可以借助于机械接合技术、优选螺纹连接和/或铆接以简单的方式与机动车白车身结构接合。为此,所述至少一个连接节点优选具有紧固器件、如孔或螺纹
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