木制的车辆结构构件和制造方法与流程

本发明涉及一种木制的车辆结构构件和一种用于这种车辆结构构件的制造方法。

背景技术：

1、在此涉及的车辆结构构件是具有更高刚度和/或强度要求的机动车构件，例如通常不可见地安装在车辆车身或其他车辆部件中的梁或内部加强件。这种车辆结构构件目前大多由金属或复合材料形成。为了改善环境和气候平衡，长期以来研发了木制的车辆结构构件，其也可以满足现今要求。

2、由de 10 2018 120 190 a1已知一种带有集成的车门防撞梁的车门内部结构，该车门内部结构尤其是可以由木材制成，由此具有许多优点。

技术实现思路

1、从现有技术出发，根据本发明提出了一种具有权利要求1的特征的木制的车辆结构构件和一种具有并列的独立权利要求的特征的制造方法。对于本发明的两个主题而言，本发明的有利的扩展方案和设计方案类似地由从属权利要求、下面的说明(这也明确地包括示例性的和可选地描述的特征)和附图得出。下面的说明因此按意义对两个发明主题都适用。

2、根据本发明的车辆结构构件由木材、确切地说由实木制成，并且因此也可以称为木结构构件或车辆木结构构件。该木结构构件或车辆木结构构件具有长形的、特别是梁式的、由实心木或实木制成的基体，对此特别是指一件式(也就是一体制成的)或整体式的基体。层压板或胶合板、刨花板等明显不是本发明意义上的实木。优选地规定，木纤维至少主要地或基本上在基体的纵向方向上延伸或分布。

3、根据本发明，所述实木基体形成有至少一个力导入区域，所述力导入区域通过实木的局部压缩/压实(verdichtung)而形成，并且相对于所述基体的至少一个邻近区域(即，最靠近的区域或几乎位于旁边的区域)具有(局部)较大的强度，即，具有较大的机械材料强度等，特别是具有至少双倍的强度。该力导入区域尤其是位于长形的基体的轴向端部上。

4、优选规定，实木基体构造有至少两个通过实木的局部压缩而形成的力导入区域，所述力导入区域相对于基体的各相邻的区域具有(局部)更大的强度、尤其是至少双倍的强度。特别地，设置两个这种位于长形基体的轴向端部上的力导入区域。

5、在这种力导入区域中的局部的、也就是说限制于局部的压缩优选被设计成横向于基体的纵向方向或纵向延伸范围、尤其是也横向于木纤维的纤维走向，其中，力导入区域(相对于相邻的区域)优选还具有较小的横截面。

6、除了压缩之外，还可以浸渍这种力导入区域。这尤其是意味着实木或实木材料(以下也仅称为木料)用浸渍物质或类似物处理，该浸渍物质优选渗入木料中。通过这种浸渍例如可以提高强度、降低易燃性和/或降低湿气吸收能力。优选地，仅在力导入区域中以及必要时也在强度过渡区域(见下述)中进行浸渍。优选地，浸渍物质在压缩之前被施加，这将在下面更详细地说明。

7、此外，根据本发明提出，在具有较大强度的力导入区域和具有较小强度的相邻区域之间的至少一个过渡部被设计为具有连续和/或分级式的强度过渡的强度过渡区域。这种强度过渡区域也可以被称为强度过渡区。由此避免或至少减小了强度突变。

8、以下阐述部分地涉及强度过渡区域，其中，相关阐述应一般性地适用并且也适用于具有多个强度过渡区域的实施方式，所述实施方式在本发明的范围中可以相同或不同地设计。因此，例如，也可以设置两个强度过渡区域，其将力导入区域与各自的相邻区域连接。此外，根据本发明的车辆结构构件可以具有多个(通过实木的局部压缩形成的)力导入区域，尤其是至少两个力导入区域(见上述)，这些力导入区域可以相同地或也可以不同地设计。优选地，在具有较大强度的力导入区域与相应至少一个具有较小强度的相邻区域之间的过渡部被设计成具有连续的和/或分级式的强度过渡的强度过渡区域。

9、优选规定，在强度过渡区域内，强度连续地改变，即，几乎平滑地(无突变地)改变，和/或优选地在多个强度级(即，至少两个级)中分级地改变，特别是关于基体的纵向方向改变。由此，避免或至少减少突然的或突变式的强度过渡。连续的强度过渡可以与分级式的强度过渡相结合。在分级式的强度过渡的情况下，优选地设置成，相邻的强度级或强度分段在其强度方面相差至少10％。强度过渡区域可以(相对于基体的纵向方向)具有10mm至100mm、优选20mm至75mm、尤其是30mm至60mm的长度。

10、优选地，在强度过渡区域中通过几何形状适配和/或通过木结构或木特性的适配形成强度过渡部、特别是连续的和/或分级式的强度过渡部。换言之：在强度过渡区域中可以通过几何形状的适配和/或通过木结构的适配来实现强度过渡、特别是连续的和/或分级式的强度过渡。几何形状的适配尤其是指特殊的构型，例如呈阶梯状的、圆形化的和/或斜坡状的过渡轮廓的形式，以便将典型的横截面较小的力导入区域与相邻的横截面较大的区域连接。木结构的适配尤其是指实木或者说木料的变化的压缩和/或浸渍，也就是说在强度过渡区域内形成不同的压缩和/或浸渍。两种措施可以明确地相互组合。

11、力导入区域优选通过借助于合适的挤压工艺施加外部的挤压力、尤其是通过仅局部地施加外部的挤压力来产生。优选地，强度过渡区域也通过借助于合适的挤压工艺施加、尤其仅局部地施加外部的挤压力来产生。为了施加挤压力，优选使用挤压工具，所述挤压工具尤其构造为，使得能够同时产生至少一个力导入区域和至少一个对应的强度过渡区域。

12、力导入区域可以具有至少一个成型的孔，该孔尤其是起到固定孔的作用。优选地，在产生力导入区域时(通过对实木等进行压缩等)一并产生该孔，例如借助于冲头一并产生该孔。不设置切削的钻孔过程，从而不损坏木结构或不中断木纤维。为了加强，可以附加地将金属环或类似物压入到所成型的孔中。

13、在基体上可以设置附加的功能元件，这些功能元件尤其是位于力导入区域和强度过渡区域之外。这些附加的功能元件在此例如是紧固元件、连接元件、支承元件、固持元件、加固元件、距离保持件等。优选地，这些附加功能元件通过将塑料(特别是纤维增强塑料)直接注射到基体的木料上而产生，即，功能元件是直接注射的注塑元件，但是其强度优选地低于由木材形成的力导入区域的强度。所述基体可以在相关的区域中构造有凹部、尤其是成型的凹部或类似结构，以便实现所注射的塑料的形状锁合的连接。

14、根据本发明的木结构构件特别是被构造为机动车辆的仪表板横梁。换言之：根据本发明的木结构构件优选地是仪表板横梁，例如也在附图中示出的那样。关于这方面的现有技术，例如参考de 10 2008 021 103 a1、de20 2011 110 441u1和ep 2 499 038 b1。但是，根据本发明的木结构构件例如也可以是变速器支架。

15、根据本发明的方法或制造方法使得能够由木材制造车辆结构构件，该车辆结构构件具有由实木制成的长形基体，该基体具有至少一个通过局部压缩实木或木料形成的、具有较大强度的力导入区域，以及必要时还具有至少一个(对应的)强度过渡区域。优选地，待制造的或已制造的构件是根据本发明的车辆结构构件并且尤其是仪表板横梁。前面的阐述类似地适用于方法。

16、根据本发明的方法至少包括以下的、特别是以如下顺序实施的步骤：-提供预制的、尤其是也预分类的、由实木制成的长形的木制件，基体应由所述木制件制造；

17、-通过(在所谓的挤压过程中)向木制件上施加、尤其是仅局部地施加外部挤压力产生力导入区域，为此实木或者木料在相关区域中被压缩并由此(局部地)提高其强度；

18、-如上所述地，视情况设置附加的功能元件，尤其是注塑成型；

19、-视情况对基体进行表面处理，其中，也可以在设置功能元件之前进行该表面处理，和/或施加、尤其是粘接至少一个层压板层，这尤其是用于提高品质或质感，和/或施加至少一个塑料层和/或纤维复合层，这尤其是用于提高品质或质感和/或提高强度。

20、特别地，除了可能需要的长度适配外，不设置木材切削加工。

21、优选地，长形的木制件的木纤维至少主要地或基本上在木制件的纵向上延伸。木制件优选是——尤其是作为半成品来提供的——切割好的木料、方材或者类似制品。

22、所产生的力导入区域能够具有均匀的强度或变化的强度，也就是说具有不同的强度或局部不同的强度。

23、优选借助于挤压工具实现压缩，木制件被完全或者部分地置入该挤压工具中。所述挤压工具可被安装在压力机、锁闭装置或类似物中。然后借助挤压工具将外部的挤压力(见下述)施加到木料上。可以规定，该木制件整体地被压缩并且视情况还被变形或弯曲(例如为了形成弯曲部)，在此，至少一个力导入区域以及视情况还有至少一个强度过渡区域于是近似被过度压缩。

24、在产生至少一个力导入区域时，优选地，几乎同时地在同一工序或生产步骤中，还一并产生至少一个强度过渡区域，其中，木制件的相关区域优选地被变化地压缩，使得在相关区域内实现不同的压缩或局部不同的压缩。尤其地，为此所使用的挤压工具被相应地构造并且例如具有多个工具区段，利用这些工具区段可以局部地或者分区段地施加不同的挤压力(局部挤压力)。此外，同时也可以在至少一个力导入区域中还形成至少一个孔。为此，用于挤压或压缩的挤压工具例如可以构造有至少一个冲头或类似物。

25、在压缩之前，可以用湿润剂(例如水或水蒸汽)(在所谓的润湿过程中)湿润和/或用浸渍物质(在所谓的浸渍过程中)处理木制件的至少一个对应于力导入区域的区域。木制件的相关区域或者多个相关区域例如可以被喷洒或者浸入盆或池中。这同样类似地适用于至少一个强度过渡区域。相关区域或多个相关区域也可以变化地被润湿和/或浸渍，尤其是以如下方式，即，在相关区域内产生不同的水分含量或浸渍剂含量，即以不同方式浸渍。

26、优选地，至少在至少一个对应于力输入区域的区域或区段中以及视情况还在至少一个对应于强度过渡区域的区域或区段中检查所提供的木制件，并且基于在此所检测到的值，控制或调节随后的润湿过程、浸渍过程和/或挤压过程。在检查木制件时，可以检测单独的特性，例如其纤维走向(尤其是在不规则性和夹杂物方面)、温度、密度和/或木材潮湿性或者木材湿度，其中尤其是确定相应的值。此外，也可以检测环境条件，例如室温和空气湿度和/或其他的生产条件，并且在润湿过程、浸渍过程和/或挤压过程中考虑所述环境条件。润湿过程、浸渍过程和/或挤压过程然后可以个性化地与相应的木制件的特性或性质相协调，例如通过针对每个相关的区域或区段适配或调节润湿剂或浸渍物质的量、温度和/或作用时间以及通过适配或调节挤压力、尤其是局部的挤压力、挤压时间和/或挤压温度、尤其是局部的挤压温度。优选地，在借助于人工智能所执行的过程(ki过程)中自动地执行检查和控制或调节。基于该检查也可以将不合适的木制件剔除。

27、此外，基于对木制件的检查，也能够选择特别适合用于力导入区域和/或强度过渡区域的区域或者区段，或者改变相关的区域或者区段的位置，其中，然后必要时还需要相应地适配木制件的长度(木制件可以具有额外长度或者可以是非准备好装配的半成品)。但是，所提供的木制件优选地已经具有与所要制造的车辆结构构件的基体相对应的(轴向)长度，从而后续不再需要长度匹配。

28、此外，对于润湿过程、浸渍过程和/或挤压过程也可以考虑车辆特定的规定并且类似于前面的阐述进行相应的控制或者调节。这使得能够在同一生产设备中交替地制造不同的车辆结构构件或车辆结构构件的不同变型，例如用于不同车辆类型的仪表板横梁。