具有侧边梁和底板的车身的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种车身，其包括侧边梁(1)和底板(3)，该侧边梁具有上壁(5)和下壁(7)，侧边梁(1)和底板(3)相互连接，侧边梁(1)具有空心型材，并且底板(3)构造成与侧边梁(1)的上壁(5)和/或下壁(7)重叠。
【专利说明】
具有侧边梁和底板的车身
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于轿车的车身，其包括相互连接的侧边梁和底板。
【背景技术】
[0002]例如由DE102010030515A1已知一种轿车的车身，其具有两个侧边梁，具有空腔的底部在侧边梁之间延伸，底部经由保持角形件固定在侧边梁的内侧壁上。侧边梁以壳式结构方式由碳纤维增强塑料构成并且底部由轻金属合金构成。另外，在侧边梁的空腔中安装吸能元件，以便在侧面碰撞的情况下能够吸收足够的能量。
[0003]此外，在DE102011085590A1中显示一种传统的车身，其具有侧边梁，该侧边梁包括内金属板和外金属板以及加强金属板，它们构成封闭的空心型材。加强金属板构成侧边梁的内侧壁，在加强金属板的该侧壁上固定底部金属板。
[0004]已知的侧边梁一般性地用于在侧面碰撞时充分地保护车辆内室、尤其是乘客室并且卸除碰撞能量。为此需要，侧边梁具有足够的强度和足够的碰撞能量吸收能力。
【发明内容】
[0005]现在，本发明的目的在于，实现一种具有侧边梁和底板的车身，其中，车身、尤其是侧边梁相对于侧面碰撞的强度和碰撞能量吸收能力足够高，同时重量小。
[0006]所述目的通过具有侧边梁和底板的车身达到，该车身具有权利要求1的特征组合。优选的扩展方案在从属权利要求中描述。
[0007]按照本发明，车身具有侧边梁，该侧边梁具有上壁和下壁并且按照空心型材的方式构成。另外，按本发明的车身具有底板，侧边梁和底板相互连接。按本发明，底板构造成与侧边梁的上壁和/或下壁重叠。尤其是底板在车身横向方向和车身纵向方向上与上壁和/或下壁重叠。
[0008]按本发明的车身优选是机动车车身并且尤其是轿车车身，其中，车身优选具有乘客室，所述乘客室在所谓的车前部与所谓的车后部之间构成。
[0009]按本发明的侧边梁是下方的、外部的、侧面的纵梁，该纵梁在前轮罩与后轮罩之间的区域中在车前部与车后部之间延伸。
[0010]通常，这种车身具有左侧的侧边梁和右侧的侧边梁，一个唯一的底板或多个底板在它们之间延伸。
[0011]侧边梁优选具有封闭的空心型材。
[0012]通过按本发明在X方向(车身纵向方向)和y方向(车身横向方向)重叠布置侧边梁和底板，也就是说，与上壁和下壁重叠，底板构成侧边梁的空心型材的加强部并且因此提高侧边梁的强度和碰撞能量吸收能力。侧边梁例如可以优选通过按本发明布置底板而更轻地构成。侧边梁的附加的加强元件或者能量吸收元件可以被省略或者与底板不是像本发明建议地与侧边梁重叠的情况相比更轻地构成。因此，通过本发明也许也减少零件数量。在侧面碰撞的情况下，底板通过与侧边梁重叠已经在碰撞的早的时刻、也就是说在侧边梁变形的早的时刻就有助于碰撞能量吸收。
[0013]按照本发明的车身的一种优选的扩展方案，底板基本上在侧边梁的整个宽度上延伸，也就是说在侧边梁沿y方向的宽度上延伸。换言之，底板优选基本上在侧边梁的整个宽度上与侧边梁的上壁和/或下壁重叠地构成。
[0014]因此，在侧面碰撞时，碰撞物不仅仅直接遇到侧边梁，而且也直接遇到底板，所述底板因此可以通过塑性变形和/或脆性断裂成小部件而直接有助于碰撞能量吸收。
[0015]优选底板可以一直延伸至侧边梁的外部的侧壁。优选底板可以与外部的侧壁连接。
[0016]换言之，侧边梁的外部的侧壁意味着朝向车身外侧地设置的壁。由于底板延伸直至外部的侧壁，底板的能量吸收能力已经在侧边梁变形开始时即已经在侧边梁的外部的侧壁变形时就能被有利地利用。
[0017]因此可以特别良好地实现底板的加固作用和强度提高作用。
[0018]按照另一优选的扩展方案，底板设置成贴靠在侧边梁的上壁或下壁的外侧或内侧上，并且与相应的壁即上壁或下壁连接。
[0019]上壁的外侧是朝向车身上侧的侧面，而上壁的内侧是朝向车身下侧的侧面，其尤其是朝向空心型材的内腔。
[0020]优选在按本发明的车身中，底板设置在侧边梁的上壁和下壁之间。另外可以优选底板穿过侧边梁的内部的侧壁。换言之，内部的侧壁可以构造成两体式的，其包括一个上部的内部的侧壁和一个下部的内部的侧壁，底板在上部的内部的侧壁和下部的内部的侧壁之间延伸。在此，内部的侧壁优选与底板连接。另外，底板可以附加地穿过侧边梁的外部的侧壁。与内部的侧壁一样，外部的侧壁也可以构造有一个上部的外部的侧壁和一个下部的外部的侧壁，底板在上部的内部的侧壁和下部的内部的侧壁之间延伸。在此，内部的侧壁优选与底板连接。
[0021]在底板不仅穿过内部的侧壁而且穿过外部的侧壁的情况下，侧边梁可以优选由空心型材的上部的半壳和空心型材的下部的半壳构成，底板设置在半壳之间。
[0022]在底板穿过侧边梁的内部的侧壁或者在还附加地穿过侧边梁的外部的侧壁的情况下，底板可以设置成与上壁和下壁隔开距离。
[0023]因此，底板将侧边梁的内室即空腔划分成一个上部的区域和一个下部的区域，并且因此有利地提高侧边梁在与底板组合中的强度和能量吸收能力。
[0024]在一种替换的实施方式中，底板也可以代替侧边梁的上壁或下壁。换言之，在这种情况下底板构成侧边梁的上壁或下壁。侧边梁在这种情况下构成为敞开的空心型材，在此情况下，底板与侧边梁一起构成封闭的空心型材。
[0025]底板可以构成为多层的，尤其是形式为所谓的夹层结构，因为这种结构具有较高的能量吸收能力。
[0026]按照一种特别有选的实施方式，底板具有彼此隔开距离的上层和下层。
[0027]因此，在侧面碰撞时，底板的弯折变得困难并且因此提高底板的强度和能量吸收能力。此外，因此改进侧边梁的加强。
[0028]优选在具有上层和下层的底板中可以在上层和下层之间构成泡沫层作为中间层。在此优选可以使用任何已知的发泡材料。作为中间层的泡沫层是轻的，并且使得上层和下层彼此相对稳定，因此还更好地防止底板的上述弯折。
[0029]作为泡沫层的替换或补充，可以设置由蜂窝料制成的中间层即蜂窝层。蜂窝材料可以由塑料制成，或者也可以由金属材料例如轻金属制成。在使得底板弯折变得困难方面以及在使得上层相对于下层稳定方面，这种蜂窝层具有与上述泡沫层类似的优点。
[0030]作为补充或者另外的替换，也可以设置任何其他的间隔元件作为在上层和下层之间的中间层，该间隔元件保证上层和下层彼此之间的距离并且是足够轻的。例如一个不平地成型的板或者多个不平地成型的板用作为间隔元件。间隔元件可以具有U型材或V型材。
[0031]底板也可以在底板的一侧或两侧设有附加的加强元件，所述加强元件构造成，使得所述加强元件与底板一起构成空心型材。
[0032]这在侧面碰撞的情况下在阻止底板弯折方面同样是有利的，并且因此在侧面碰撞时总体上改进车身的能量吸收能力。
[0033]按照本发明的一种有利的扩展方案，侧边梁可以由纤维复合材料构成。作为纤维复合材料，可以使用在车辆制造和/或车身制造中使用的任何纤维复合材料。由于高强度而特别优选碳纤维复合材料。
[0034]纤维复合材料可以尤其是构成有连续纤维，所述连续纤维进一步提高侧边梁强度。
[0035]按照另一优选实施方式，底板至少局部地由纤维复合材料构成。在这种情况下也可考虑任何在使用于车身时有利的纤维复合材料，碳纤维复合材料是特别优选的。底板可以完全由纤维复合材料制成。但是底板也可以在混合结构方式中多层地由不同材料制成。例如在底板具有上层和下层的情况下这两层之一可以由纤维复合材料构成。也可以所有两层由纤维复合材料构成。设置在它们之间的层即中间层可以由另一材料构成，例如如同上述泡沫层或蜂窝层或间隔层的情况。
[0036]作为纤维复合材料中的纤维，特别优选使用连续纤维。
[0037]连续纤维在底板强度方面相对于短纤维或长纤维是特别有利的。尤其是在连续纤维中能够特别简单地在一个或多个确定方向上定向地设置连续纤维，使得通过侧面碰撞引起的负荷可以特别容易地应对。
[0038]本发明的上述扩展方案和特征可以说可以任意地相互组合。
【附图说明】
[0039]下面简要说明附图。
[0040]图1是按本发明第一实施例的侧边梁和底板的示意剖视图。
[0041]图2是按本发明第二实施例的侧边梁和底板的示意剖视图。
[0042]图3是按本发明第三实施例的侧边梁和底板的示意剖视图。
[0043]图4是按本发明第四实施例的侧边梁和底板的示意剖视图。
[0044]图5是按本发明第五实施例的侧边梁和底板的示意剖视图。
[0045]图6是按本发明第六实施例的侧边梁和底板的示意剖视图。
[0046]图7是按本发明第七实施例的侧边梁和底板的示意剖视图。
【具体实施方式】
[0047]图1显示本发明的第一实施例。按本发明的第一实施例，车身具有侧边梁I和底板
3。侧边梁I是轿车的侧边梁，侧边梁I是下部的外部的侧面的纵梁，其设置在前部的车轮罩和后部的车轮罩之间并且是乘客室的组成部分。底板3构成乘客室的底部。在图1中仅仅显示左侧的侧边梁I。按第一实施例的车身也有右侧的侧边梁，底板3优选从左侧的侧边梁I延伸至右侧的侧边梁。但是车身也可以具有所谓的中心通道，左侧的底板从左侧的侧边梁延伸直至中心通道，右侧的底板从右侧的侧边梁延伸直至中心通道。在车身的纵向方向上可以设置一个唯一的底板3，但是也可以前后相继地设置多个底板。底板3可以沿纵向方向大约为侧边梁I的长度。
[0048]侧边梁I由碳纤维增强塑料即一种碳纤维复合材料构成，并且构成封闭的空心型材，其具有上壁5、下壁7、外部的侧壁9和内部的侧壁11。底板3设置成在机动车车身的X方向和在y方向上即在车辆纵向方向和车辆横向方向上与侧边梁I重叠，并且尤其是与侧边梁I的上壁5和下壁7重叠。底板3在此基本上与侧边梁I的整个宽度重叠。
[0049]底板3设置在上壁5和下壁7之间，并且通过内部的侧壁11中的缝隙状的开口 113穿过内部的侧壁11。开口 113将内部的侧壁11划分成有一个上部的内部的侧壁111和一个下部的内部的侧壁112。底板3与上部的内部的侧壁111和下部的内部的侧壁112连接。另外，底板3延伸直至外部的侧壁9并且与外部的侧壁9连接。
[0050]底板3材料锁合和/或摩擦锁合和/或力锁合地固定在侧边梁I上。
[0051]底板3按照夹层结构的方式构成为多层的，其中，底板3具有上层和下层。在上层和下层之间可以设置一个或多个另外的中间层，例如在上层和下层之间可以设置一个泡沫芯层或者蜂窝芯层。另外作为替换或补充，在上层和下层之间可以设置不平地成型的层，其将上层和下层彼此间隔开并且在上层和下层之间构成空隙。上层和下层由碳纤维增强塑料制成，尤其是使用定向的连续纤维。其他纤维复合材料以及金属材料用于构成底板3也是可能的。
[0052]在侧面碰撞的情况下，例如与柱状障碍物侧面碰撞的情况下，底板3的所述布置加强侧边梁I并且允许在侧边梁I变形时附加的能量吸收潜力。此外，通过底板3与侧边梁I的重叠布置，碰撞障碍物直接地或者在侧边梁I的非常短的变形行程之后遇到底板3，该底板可以直接有助于吸收碰撞能量。通过底板3的多层构成，可以在y方向上承受较高的负荷，而不发生底板的弯折，使得在底板3变形或脆性断裂成小部件的情况下能量吸收潜力保持于高水平。
[0053]因此，侧边梁I可以更轻地且强度更低地构成，和/或底板3可以代替侧边梁I内的附加的能量吸收元件。
[0054]下面参考图2?7说明本发明的其他实施例，相同或类似的特征用相同的附图标记表示，基本上仅仅说明与第一实施例的区别，基本上省略与第一实施例的类似或一致部分的说明。
[0055]图2显示第二实施例，其中，侧边梁I和底板3相互重叠地设置。底板3与侧边梁I的上壁5的内侧相对地或相邻地设置。底板3穿过内部的侧壁5或者内部的侧壁11在底板3处结束。在内部的侧壁11和上壁5之间构成缝隙113，底板3穿过该缝隙。优选底板3与上壁5材料锁合地和/或摩擦锁合地和/或形状锁合地连接，例如粘接。另外，底板3与内部的侧壁11连接。
[0056]如同在第一实施例中，底板3可以参考第一实施例所说明的那样多层地构成。
[0057]在图3中描述本发明的第三实施例，其中，第三实施例基本上与第二实施例一致，仅仅底板3相邻于侧边梁I的下壁7设置并且与下壁连接，并且底板3穿过内部的侧壁11和下壁7之间的缝隙113。
[0058]在图4中显示本发明的第四实施例，其中，第四实施例与前述各实施例的区别在于，底板3相邻于侧边梁I的上壁5的外侧构成并且与该外侧连接。底板3在此基本上与侧边梁I的整个宽度重叠。
[0059]取代第四实施例，在第四实施例的变型方案中，底板3也设置成相邻于下壁7的外壁并且与下壁7连接。
[0060]按照在图5和6中显示的第五和第六实施例，底板3代替侧边梁I的上壁或下壁，并且与侧边梁I 一起构成封闭的空心型材。
[0061]图7显示本发明的第七实施例，其中，对应于第一实施例，底板3穿过侧边梁的内部的侧壁U。底板3设置在侧边梁I的上壁5和下壁7之间。与第一实施例不同，底板3还通过外部的侧壁9中的缝隙状的开口 93穿过外部的侧壁9。开口 93将外部的侧壁9划分成一个上部的外部的侧壁91和一个下部的外部的侧壁92。底板3与上部的外部的侧壁91和下部的外部的侧壁92连接。在此，侧边梁I可以尤其是由两个半壳构成，一个上部的半壳包括上壁5、上部的外部的侧壁91和上部的内部的侧壁111，一个下部的半壳包括下壁7、下部的外部的侧壁92以及下部的内部的侧壁112。底板3设置和固定在侧边梁的下部的半壳和上部的半壳之间。
[0062]侧边梁和底板的所使用的材料以及底板的多层结构可以在第二至第七实施例中如参照第一实施例说明的那样地构成。按第二至第七实施例的具有侧边梁和底板的车身的功能和作用原则上对应于参考第一实施例说明的功能和作用。
【主权项】
1.车身、尤其是机动车车身，其包括侧边梁(I)和底板(3)，该侧边梁具有上壁(5)和下壁(7)，侧边梁(I)和底板(3)相互连接，侧边梁(I)具有空心型材，并且底板(3)构造成与侧边梁(I)的上壁(5)和/或下壁(7)重叠。2.根据权利要求1所述的车身，其中，底板(3)构造成基本上在侧边梁(I)的整个宽度上与侧边梁(I)的上壁(5)和/或下壁(7)重叠。3.根据权利要求1或2所述的车身，其中，底板(3)贴靠在侧边梁(I)的上壁(5)或下壁(7)的外侧或内侧上，并且与相应的壁连接。4.根据权利要求1至3中任一项所述的车身，其中，底板(3)设置在侧边梁(I)的上壁(5)和下壁(7)之间，并且底板(3)穿过侧边梁(I)的内部的侧壁(11)，尤其是底板(3)还穿过侧边梁(I)的外部的侧壁(9)。5.根据权利要求4所述的车身，其中，底板(3)与上壁(5)和下壁(7)隔开距离地设置。6.根据权利要求1至3中任一项所述的车身，其中，底板(3)构成侧边梁(I)的上壁(5)或下壁(7)。7.根据权利要求1至6中任一项所述的车身，其中，底板(3)具有彼此隔开距离的上层和下层。8.根据权利要求7所述的车身，其中，在上层和下层之间设置至少一个泡沫层和/或至少一个蜂窝层和/或至少一个间隔元件、尤其是至少一个不平地成型的板。9.根据权利要求1至8中任一项所述的车身，其中，至少在底板(3)的一侧上安置加强元件，所述加强元件与底板(3)—起构成空心型材。10.根据权利要求1至9中任一项所述的车身，其中，侧边梁(I)由纤维复合材料、尤其是碳纤维复合材料构成，纤维复合材料尤其是构成有连续纤维。11.根据权利要求1至1中任一项所述的车身，其中，底板(3)至少局部地由纤维复合材料、尤其是碳纤维复合材料构成，纤维复合材料尤其是构成有连续纤维。
【文档编号】B62D27/02GK106029483SQ201580009146
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年2月19日
【发明人】J·马加马基
【申请人】宝马股份公司