车身中心模块的制作方法
【专利说明】车身中心模块
[0001 ]本发明涉及一种车身中心模块，该车身中心模块包括一个底板面板以及连接到该底板面板并且在每种情况下都以顶梁终止的支架。
[0002]车辆车身通常包括一个前部模块、中心模块和后部模块，在前部模块中，例如，容纳了机动车的发动机，中心模块具有乘客座椅，后部模块在例如轿车情况下是行李箱，或者后部模块在客货两用车的情况下是载货区域。
[0003]车辆车身通常由钢制成，其中该车辆车身具有一个支撑底板结构，该支撑底板结构被制造成车身中心模块区域中的底板面板。在稍后的阶段，用于司机和乘客的座椅以及如果可行的后部长椅被安装到该底板面板。在现今的机动车的情况下，机动车的侧部模块，例如挡泥板、A柱、B柱和C柱被横向附接在支撑结构上。A柱、B柱和C柱通过横梁彼此连接并且支撑车顶。此外，在每种情况下顶梁通常位于A柱和B柱之间，并且此外，顶梁通常位于B柱和C柱之间。车辆车身的单个部件通常彼此焊接，并且不得不随后在复杂工艺中设置有涂层以获得足够的抗腐蚀性。另外，腔需要密封以使得水、特别是促进腐蚀的盐不能进入。
[0004]为了节约用于移动机动车的能量，目前正努力达到减少车辆重量的目的。例如，通过使用比钢密度低的材料(例如塑料)这是可能的。尤其非结构性部件目前已由塑料制成。目前的机动车车身的结构的另一个缺点是为了实现足够的稳定性，需要大量的同样导致较高重量的材料。
[0005]因此，本发明的一个目的是提供一种车身中心模块，该中心模块被配置成使得由于材料的节约以及材料的选择，可实现比常规车身中心模块更轻的重量。
[0006]该目的通过一个车身中心模块实现，该车身中心模块包括一个底板面板，该底板面板具有在行进方向上延伸的、用于接收司机的座椅和乘客的座椅的两个凹陷和一个在两个凹陷之间延伸的隆起，其中两个支架从两个凹陷之间的隆起以V形向上延伸并且每个支架都以平行于车身中心模块的纵轴线延伸的顶梁终止。
[0007]由于该设计具有以V形向上延伸的支架，因此能够无需车辆中通常采用的结构化的A柱、B柱、C柱以及连接柱的梁。由此，一方面可以节约材料，而另一方面可实现车身中心模块的更简单的构造。另一个优点是，由于此设计，替代材料(例如聚合物材料)也可用于车身中心模块的制造并且以此方式可进一步减少重量。
[0008]由于底板面板配置了两个平行于车身中心模块的纵轴线延伸的凹陷和一个在两个凹陷之间延伸的隆起，因此与平坦面板相比增加了底板面板的扭转刚度。
[0009]车身中心模块的纵轴线从车身中心模块的前部延伸到车身中心模块的后部并且因此在用剩余的模块装配完之后还从已经完成的车身的前部延伸到已经完成的车身的后部。在已经完成的车辆中，这对应于按行进的方向延伸的取向。
[0010]在本发明的一个实施方案中，一个支撑柱在每个支架和底板面板之间延伸。由于该附加的支撑柱，实现了强度的进一步增加。此外，一个横梁可位于该支架和支撑柱之间。于是，由支架、支撑柱和横梁组成的结构具有A形形状，其中A形形状的分叉被连接到底板面板的隆起。
[0011]为了进一步增加强度，还有利的是向上延伸的支架同样地通过横梁彼此连接，使得向上延伸的支架被配置成倒置的“A”形形状。“A”形形状的顶部在这里是由底板面板的隆起形成，该底板面板的隆起与向上延伸的支架连接。当向上延伸的支架的面向底板面板的一侧在每种情况下分叉以形成平行于车身中心模块的纵轴线延伸的构件时，进一步增加了稳定性，其中该构件在每种情况下都连接到底板面板的凹陷之间的中心的隆起。还有利的是，向上延伸的支架在远离底板面板的一侧上以一个叉状物终止，其中顶梁被连接到叉状物的末端，使得也同样因此增加扭转刚度。
[0012]除了以倒置的“A”形形状的向上延伸的支架的设计的之外，还可能按例如“T”形或“H”形来实施支架，其中仍在这种情况下，向上延伸的支架可相对于竖直方向倾斜。可朝向侧面和/或者当按行进方向观看时朝向前部或者后部进行倾斜。在设计为“T”形形状的情况下时，两个支架还可形成柄，其中所述支架可从顶部向底部收敛或者从底部向顶部收敛，使得在支架之间在面向顶的一侧上或者在面向底板的一侧上形成一个锐角。
[0013]车身中心模块的底板面板可被设计成例如夹层构造。为此，可能例如，给底板面板配置由纤维增强塑料或者金属制成的两个面板，其中在由纤维增强塑料或者金属制成的两个面板之间引入泡沫。替代地，还能够单件式地构造底板面板并且使用例如纤维增强塑料或者金属，优选地用局部增强肋来进行设计。该局部增强肋起增加底板面板的扭转刚度的作用。
[0014]优选地，例如可以是双壳中空式设计并且可通过纤维增强塑料或者金属制造的侧部底框梁(Sei tenschwel ler)被集成在底板面板中。替代地，还可将该侧部底框梁设计成具有泡沫芯的纤维增强塑料或者金属的双壳。为了增加该侧部底框梁的稳定性，还可能提供具有局部丝线增强的侧部底框梁。
[0015]向上延伸的支架、支撑柱和横梁还可具有夹层构造并且通过面板形成，所述面板由纤维增强塑料或者金属形成并且在面板之间引入了泡沫。替代地，还可将支架、支撑柱和横梁设计成由纤维增强塑料或者金属制成的中空体并且用泡沫将其填充。此外，还可将支架、支撑柱和横梁设计成由纤维增强塑料或者金属制成的、具有局部增强肋的单壳。附加地，还可能设计成由塑料或者金属制成的双壳空心型材。
[0016]在本发明的一个实施方案中，座椅的靠背在每种情况下都被紧固到一个支架和一个支撑柱上。由于座椅的靠背被紧固到一个支架和一个支撑柱上，因此同样实现了稳定性的增加。
[0017]还有利的是，座椅外壳跨越底板面板中的每个凹陷。座椅外壳在这里优选地在每种情况下被紧固到中间隆起上和界定凹陷并且通常形成侧部底框梁的外部隆起上。座椅外壳被紧固到外部隆起上和中间隆起上，同样额外地起增加稳定性的作用。座椅外壳在这里起接收座椅面的作用并且另外具有的优点是，在侧面碰撞的情况下，由此实现了强化。
[0018]如果车身中心模块被用于电动操作的机动车的构造中，对于凹陷中的由座椅外壳跨越的空间被用作电池的构造空间是特别有利的。为此，电池元件优选地被容纳在座椅外壳下面的凹陷中。底板面板的凹陷中的电池元件的位置起保护电池的作用。利用座椅下面的凹陷作为电池的构造空间允许车辆根据范围需求来配备电池元件。以此方式，在低范围需求的情况下可提供少量电池元件，由此，没有插入电池元件的构造空间可被用作额外的存储空间。附加地，由于电池元件数量的减少，因此减少了车辆重量并且还因此减少了所需的能量。
[0019]座椅外壳的构造优选地对应于底板面板的构造或支架、支撑柱和横梁的构造，例如以夹层构造形式的单壳构造或者双壳空心型材。
[0020]如果在底板面板、支架、支撑柱、横梁和座椅外壳的制造中使用了纤维增强塑料，则特别优选地采用基于热塑的纤维增强塑料作为基质材料。所采用的纤维可以是短纤维、长纤维或者连续纤维。如果采用了连续纤维形式的纤维，则可能将它们用作无玮织物(Gelege)、针织织物、纺织织物、或是不定向的形式。如果连续纤维被用作无玮织物、纺织织物或针织织物，则多层纤维可被定位在彼此的顶部上。在纤维无玮织物的情况下，单个层的纤维可相对于彼此扭曲。
[0021 ]特别优选地采用无玮织物形式的纤维。
[0022]适合作为纤维的材料是，例如，玻璃纤维、碳纤维、钛酸钾纤维、聚芳基酰胺纤维或者玄武岩纤维。特别适合于基质的聚合物材料是聚酰胺(PA)、聚氨酯(PU)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)或者环氧树脂。聚酰胺、聚氨酯和环氧树脂是特别优选地。
[0023]通过将丝网引入单个部件，特别是底板面板、支架、支撑柱和横梁，可实现额外的强化。丝网的丝线在这里优选地由金属制成。
[0024]适合于丝线的金属是，例如，钢、铝或者镁。钢作为用于丝线的金属是特别优选地。
[0025]如果金属用于制造底板面板、支架、支撑柱和横梁，特别是用于在其之间引入了泡沫的双壳构造或者用于单壳构造，则优选地金属选自钢、铝或者镁。
[0026]在双壳构造的情况下，在纤维增强塑料或者金属的两个外壳之间引入的泡沫优选地是聚合物泡沫。适合的聚合物泡沫是，例如，基于聚氨酯(PU)、聚醚砜(PES)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)或者聚酯的闭孔泡沫或者开孔泡沫。
?0027] 底板面板、支架、支撑柱和横梁之间的连接优选的是形配合的(formschlUss ig)。特别优选地是，底板面板和支架、支撑柱和横梁在对应的连接点处彼此焊接。除了焊接之夕卜，还可能以替代方式将单个部件粘合、铆接或螺纹连接到彼此。
[0028]特别是在支架、支撑柱和横梁被设计成空心型材的情况下，替代地还可能将塑料部件插入到空心型材中并且被螺纹连接到空心型材或者粘合到空心型材。
[0029]出于制造整体的车辆的目的，车身中心模块被连接到前部模块和后部模块。车身中心模块在这里被设计成使得前部模块或者后部模块能够分别以形配合的方式连接到车身中心模块，例如通过焊接或者粘合，或者以力配合连接实现，例如通过螺纹连接。
[0030