用于制造机动车车身的预成形元件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有带有预成形元件或预成形结构的车身的机动车，并且特别是涉及一种具有带有如下预成形结构的车身的机动车，该预成形结构允许在两个或更多个预成形元件之间的优化连接。
【背景技术】
[0002]在汽车工业领域中，随着电驱动的车辆的增加，对用于提高能效的质量轻且节约资源的解决方案的需求也随之升高。在轻质结构的范围内，越来越多的纤维复合材料被确立。
[0003]由碳纤维增强塑料制成的构件基于它们的突出的机械特性而构成纤维复合材料下的大组。因此，碳纤维增强塑料构件相对于常规构件的大量优点(例如高的刚度、耐腐蚀性、符合应力的设计等)对于汽车工业也是具有吸引力的。
[0004]基于在汽车工业中的制造过程，应用所谓的已经形成与该应用相匹配的形状的预成形坯或预成形元件。预成形坯、预成形元件或简称预成形件经常由纤维垫的层叠构建，所述纤维垫堆集在一起并且被切割并且已经形成必需的空间形状。
[0005]由于在汽车制造中的局部复杂的结构，经常将两个或更多个预成形坯或预成形元件组装成一个整体结构。必须将各个预成形坯或预成形元件在边界区域中进行连接。因为出于稳定性原因，对接焊接通常是不合适的，所以该连接通常通过将邻接的边缘区域进行搭接来完成。
[0006]尽管是搭接，在通常情况下也应该在所述连接的至少一侧上避免阶梯部。因为预成形坯或预成形元件具有一定的壁厚，所以在预成形元件中边缘区域经常被凹曲、即具有双折弯部，在该双折弯部中，所述表面水平以邻接的预成形元件的材料厚度凹进。
[0007]在该区域中，在纤维复合材料中、也特别是在碳纤维增强塑料中存在削弱材料的壁错位。为了达到最低稳定性，在材料削弱的区域中需要进行增强，然而所述增强又导致重量增加。
【发明内容】
[0008]在该背景下，可以视为本发明的任务的是，提供一种预成形结构，该预成形结构在两个或更多个预成形元件的连接方面在重量相同时具有更高的稳定性或者在稳定性相同时具有更小的重量。
[0009]按照本发明的一种示例性的实施方式，提供一种具有带有预成形元件的车身的机动车，所述预成形元件具有多个纤维垫的第一堆叠件，所述预成形元件具有共同的第一外轮廓、第一预成形面、第一预成形边缘区域和第一预成形棱边。
[0010]第一预成形棱边限定外轮廓的至少一部分，其中，第一边缘区域在预成形面和第一预成形棱边之间延伸，其中，预成形边缘区域相对于邻接到该预成形边缘区域上的预成形面通过第一折弯部分开并且第一边缘区域相对于邻接到该第一边缘区域上的第一预成形面倾斜。
[0011]以这种方式可以提供一种这样的预成形元件，该预成形元件基于其倾斜且折弯的边缘区域可以与另一个预成形元件的对应的部分连接，从而可以避免由凹曲部形成的薄弱部位。
[0012]按照本发明的另一种示例性的实施方式，提供一种具有带有预成形结构的车身的机动车，该预成形结构具有如上描述的预成形元件并且具有第二预成形元件。第二预成形元件具有多个纤维垫的第二堆叠件，所述第二预成形元件具有共同的第二外轮廓、第二预成形面、第二预成形边缘区域和第二预成形棱边。
[0013]第二预成形棱边限定第二外轮廓的至少一部分，其中，第二边缘区域在第二预成形面和第二预成形棱边之间延伸，其中，第一边缘区域和第二边缘区域形成搭接部。
[0014]以这种方式可以提供这样一种预成形结构，该预成形结构例如由两个预成形元件组成，其中，在第一预成形元件和第二预成形元件之间的连接区域上通过设计至少一个预成形元件的折弯且倾斜的边缘区域可以避免预成形结构中的使材料削弱的凹曲部或双阶梯部。
[0015]在此有意义是，可以分开预制造各预成形元件，并且所述预成形元件可以按预制成的形状相互连接。通过设计之前描述的具有预成形元件的预成形结构特别是可以避免，例如各个纤维层在两个预成形元件的边缘区域中彼此交替地搭接。
[0016]相反于上述实施方式，在两个邻接的纤维层堆叠件的各个纤维层相互搭接的情况下，预成形件的制造是不可能的。其实是必须将各个纤维层邻接地搭接地逐个放置，这原则上意味着高的劳动耗费。然而在预成形件的情况下则按照纤维层堆叠件的形状和大小完成预制造。
[0017]因此，预成形元件的连接必须以不同于各个层的相互搭接的方式完成。特别是按照本发明的预成形结构也可以在大量制造时使用，这是因为特别是可以通过特别地设计以倾斜部和折弯部与邻接的预成形面划界的预成形边缘区域来避免邻接的纤维层堆叠件的耗时的交替搭接。
[0018]按照本发明的一种示例性的实施方式，纤维垫是碳纤维垫。
[0019]以这种方式可以提供轻的材料，该轻的材料具有高的稳定性并且按照如今的认识在环境方面和健康方面都是毫无问题的。
[0020]按照本发明的一种示例性的实施方式，碳纤维垫是纺织的。
[0021 ] 以这种方式可以提供纤维垫的自身已经预稳定的结构。此外可以使用不同的织造图案，所述不同的织造图案特别是在纤维垫堆叠件应采用不同形状时予以考虑。
[0022]按照本发明的一种示例性的实施方式，碳纤维垫放置成，使得碳纤维基本上相同地定向并且被横向缝合。
[0023]特别是当用于横向缝合的纱线薄于缝合的碳纤维结构时，以这种方式可以通过稀松结构避免碳纤维垫的增厚。
[0024]按照本发明的一种示例性的实施方式，第二预成形边缘区域相对于邻接到该第二预成形边缘区域上的第二预成形面通过第二折弯部分开并且第二边缘区域相对于邻接到该第二边缘区域上的第二预成形面倾斜。
[0025]以这种方式，所述至少两个预成形元件一致地具有折弯的边缘区域，从而可以在搭接区域中建立基本对称的连接。
[0026]按照本发明的一种示例性的实施方式，第一预成形边缘区域和第二预成形边缘区域分别在与相应的折弯方向背离的一侧上搭接地彼此贴靠。
[0027]以这种方式可以建立这样一种连接，在该连接中，两个彼此邻接的预成形元件的两个预成形面可以在一个平面上彼此没有错位，而预成形边缘区域可以通过折弯部彼此搭接。
[0028]按照本发明的一种示例性的实施方式，第二边缘区域朝第二预成形棱边的方向具有第二预成形元件的材料厚度的逐步减小。
[0029]以这种方式可以实现，所述预成形结构在搭接区域中在一侧上不隆起并且因此两个预成形面和搭接区域可以具有相同且一致的水平。
[0030]按照本发明的一种示例性的实施方式，搭接部在结构棱边区域中朝预成形结构的棱边的方向加宽。
[0031]以这种方式可以实现，特别是在通常被更强地加负荷的棱边区域中存在更大的搭接部，并且因此预成形结构的棱边稳定性特别是在从第一预成形元件向第二预成形元件的过渡区域中增强。
[0032]按照本发明的一种示例性的实施方式，第一边缘区域和第二边缘区域之中的至少一个边缘区域具有比相应的邻接的预成形面的材料厚度更小的材料厚度，使得在相应的折弯部上在与折弯方向背离的一侧上形成凹进的阶梯部。
[0033]以这种方式，搭接区域可以更薄地设计，从而搭接区域具有比在第一预成形面区域中的材料厚度和在第二预成形面区域中的材料厚度的总和更小的厚度。换句话说，可以在两个预成形面的材料厚度一致时将搭接区域设计为比双倍的材料厚度更薄。
[0034]按照本发明的一种示例性的实施方式，第一边缘区域沿侧向朝结构棱边的方向并且直到结构棱边过渡到第一边缘棱边区域中，并且第二边缘区域沿侧向朝结构棱边的方向并且直到结构棱边过渡到第二边缘棱边区域中。
[0035]第一边缘棱边区域和第二边缘棱边区域之中的一个边缘棱边区域相对于相应的邻接的预成形面未折弯地伸展并且第一边缘棱边区域和第二边缘棱边区域之中