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CN112533816B - 车辆结构构件、模块式系统以及制造车辆结构构件的方法 - Google Patents

车辆结构构件、模块式系统以及制造车辆结构构件的方法 Download PDF

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CN112533816B CN201980052269.5A CN201980052269A CN112533816B CN 112533816 B CN112533816 B CN 112533816B CN 201980052269 A CN201980052269 A CN 201980052269A CN 112533816 B CN112533816 B CN 112533816B
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Abstract

本发明涉及一种车辆结构构件(14)，所述车辆结构构件包括基体(16)，所述基体具有容纳部(18)并且具有用于加固车辆结构构件(14)的第一嵌入件(20)，所述第一嵌入件放置在容纳部(18)中并且仅部分地填充该容纳部，并且所述车辆结构构件包括至少一个另外的嵌入件(24)，所述至少一个另外的嵌入件安装在容纳部(18)中。本发明还涉及一种用于制造车辆结构构件(14)的模块式系统(26)以及一种用于制造车辆结构构件(14)的方法。

Description

车辆结构构件、模块式系统以及制造车辆结构构件的方法
技术领域
本发明涉及一种车辆结构构件、一种用于制造车辆结构构件的模块式系统以及一种用于制造车辆结构构件的方法。
背景技术
车辆结构构件用于加固车辆结构并且例如是竖直柱或车辆车顶结构的部件。此外，车辆结构构件可以用于连接翻盖与其功能元件、例如弹簧阻尼器元件。
根据车辆的模型和装备，对所使用的车辆结构构件通常存在不同的要求。为了避免高的变型多样性——其也会在对制造过程进行控制时引起高耗费，通常针对最高要求来设计车辆结构构件。然而这意味着，即使在一些车辆变型方案中存在较低的要求，车辆结构构件的重量和制造成本在所有车辆变型方案中都对应于最大值。因此消耗不必要的资源并且不必要地增加至少一些车辆模型的车辆重量。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供一种在当前要求方面优化的车辆结构构件以及一种模块式系统和一种用于高效地且节约成本地制造车辆结构构件的方法。
根据本发明，该任务一方面通过一种车辆结构构件来解决，所述车辆结构构件包括基体，所述基体具有容纳部并且具有用于加固车辆结构构件的第一嵌入件，所述第一嵌入件放置在容纳部中并且仅部分地填充该容纳部，并且所述车辆结构构件包括至少一个另外的嵌入件，所述至少一个另外的嵌入件安装在容纳部中。
通过除了第一嵌入件之外设置在容纳部中的另外的嵌入件比仅利用一个嵌入件实现车辆结构构件的更高的刚度。具有仅部分填充容纳部的第一嵌入件的车辆结构构件可以说是车辆结构构件的基础变型方案。通过除了第一嵌入件之外设置在容纳部中的另外的嵌入件，所述车辆结构构件适合于具有较高要求的车辆模型，所述较高要求超过基础变型方案中的要求。通过使用两个嵌入件，在制造方法中可以灵活地对相应的要求作出反应。
所述基体优选是塑料构件、尤其是纤维增强的塑料构件。由此，该基体能够简单且成本有利地制造。例如，所述基体是短纤维增强的热塑性塑料。短纤维增强的热塑性塑料能够简单地注塑成型，从而所述基体能够通过使用这样的塑料简单地制成。
所述至少一个第一嵌入件和/或所述至少一个另外的嵌入件可以由纤维增强塑料制成。对于嵌入件适合使用连续纤维材料。嵌入件的连续纤维可以用树脂浸渍。优选地，连续纤维在嵌入件中单向地伸展，使得连续纤维表现出各向异性的材料特性。由此，车辆结构构件主要在纵向方向上具有高的刚度。
根据一种实施方式，所述两个嵌入件沿纵向侧彼此接触。由此，车辆结构构件可以特别紧凑地构造。
容纳部优选由长形的槽构成并且第一嵌入件和所述至少一个另外的嵌入件优选是杆状的，其中，嵌入件的轮廓与长形的槽的轮廓相对应地构造。也就是说，各嵌入件尤其是在嵌入件沿纵向侧彼此接触时一起形成对应于容纳部的轮廓的轮廓。以这样的方式，嵌入件能够特别简单且精确配合地设置在容纳部中。当嵌入件设置在容纳部中时，嵌入件以至少两个相对置的纵向侧全表面地贴靠在容纳部的内壁上。
装入到容纳部中的嵌入件可以填充、尤其是完全地填充容纳部。在此，所述另外的嵌入件可以与车辆结构构件的外侧齐平。因此，至少在嵌入件的区域中得到车辆结构构件的尽可能连续的视觉形象。
为了将第一嵌入件足够牢固地固定在基体上，第一嵌入件例如借助于注塑包封或者借助于塑料焊接与基体连接。
所述至少一个另外的嵌入件优选同样借助于塑料焊接来与基体连接。由此，所述另外的嵌入件也可以比第一嵌入件在更晚的时间点、尤其是在注塑过程结束之后与基体连接。
根据一种实施方式，所述至少一个第一嵌入件和/或所述至少一个另外的嵌入件具有矩形的轮廓。所述嵌入件由此能够简单地制造。例如，嵌入件可以被制成长的型材，其然后可以根据需要被剪裁。
优选地，所述至少一个第一嵌入件和所述至少一个另外的嵌入件是相同的构件，也就是说是具有相同几何结构和相同材料的构件。因此，不同部件的数量保持得小，这可以有利地影响车辆结构构件的总成本。
所述车辆结构构件例如是导流件，亦即支杆、尤其是车顶横向结构构件，其在车辆横向方向上将左车顶框架和右车顶框架彼此连接。因此，车辆结构构件有助于车辆的总刚度。然而，所述车辆结构构件也可以应用在车辆的其它区域中，例如车辆结构构件可以构成竖直柱。
根据本发明，所述任务还通过一种用于制造车辆结构构件的模块式系统来解决，其具有相同地设计的基体和多个嵌入件，所述基体具有至少一个容纳部，其中，容纳部和嵌入件在其几何结构方面相互协调成，使得能够选择性地将一个或多个嵌入件装入到同一个容纳部中。因此，借助于模块式系统可以视车辆模型而根据相应的要求来设计车辆结构构件。
在此，所述多个嵌入件可以完全填充容纳部，而没有从容纳部中突出。例如，两个或更多个嵌入件可以一起完全填充容纳部。因此，最后嵌入的嵌入件与基体的外表面齐平。
基体和嵌入件优选是能彼此焊接的塑料构件。由此，各个构件也可以在注塑过程之后彼此可靠地连接。
根据本发明，所述任务还通过一种用于在使用前述模块式系统的情况下制造车辆结构构件的方法来解决，其中，所述方法包括如下步骤：
a)提供具有用于嵌入件的至少一个容纳部的基体以及提供安装在容纳部中的第一嵌入件，并且
b)当所述车辆结构构件应具有比在步骤a)中制造的构件更高的强度时，将至少一个另外的嵌入件装入到容纳部中。
这样的方法提供如下优点，即车辆结构构件可以针对相应的要求来最佳地设计，其取决于在哪种车辆模型中使用该车辆结构构件。
在装入所述至少一个另外的嵌入件之后，可以借助于覆盖容纳部的外壳来封闭该容纳部。替代性地，该容纳部可以用装饰部件来封闭。通过覆盖容纳部来完成车辆结构构件的设计。
根据所述方法的一种实施方式，在将第一嵌入件与基体连接之后，可以将所述至少一个另外的嵌入件同样与基体连接。所述另外的嵌入件与基体的连接优选借助于塑料焊接来进行。
由此可以在制造过程中相对晚地、例如在车身结构的装配或制造之后、尤其是在涂漆过程之后决定应当针对哪些要求来设计车辆结构构件。因此，由于车辆结构构件的设计，在装入嵌入件之前不必控制附加的变型方案。以这样的方式，生产时间可以特别短并且产品存储装置可以基于降低的变型方案控制而保持得更小。
所述至少一个另外的嵌入件尤其是在封闭容纳部之后和/或在给车辆结构构件涂漆之后与基体焊接。替代性地可设想的是，所述另外的嵌入件通过粘接、铆接或者形锁合连接与基体连接。通过所提到的可能性可以将嵌入件持久地与基体连接。
所述至少一个第一嵌入件例如与基体连接，其方式为将所述至少一个第一嵌入件在制造基体时嵌入到对应的模具中并且注塑包封。这具有如下优点，即嵌入件在制造基体时已经以特别简单且高效的方式与基体连接并且不需要另外的用于将嵌入件与基体连接的装配步骤。
在所述方法的一种替代性的实施方式中，借助于增材制造方法、例如借助于3D打印来制造基体，并且在制造基体之后将所述至少一个第一嵌入件装入到容纳部中并且将其例如借助于塑料焊接与基体连接。在该变型方案中，为了制造由基体和第一嵌入件构成的复合结构不需要模具模型。
附图说明
本发明的另外的优点和特征从下面的说明和下面被参考的附图中得出。在附图中：
图1以从上方的视图示出在制造根据本发明的车辆结构构件时的中间产品的一部分，
图2以从下方的视图示出图1中的中间产品的一部分，
图3示出图1中的中间产品的横截面，
图4以从上方的视图示出根据本发明的车辆结构构件的一部分，
图5以从上方的视图示出根据本发明的车辆结构构件的一部分，并且
图6示出根据本发明的车辆结构构件的横截面。
具体实施方式
图1至图3分别示出一个车辆结构构件10，其是在制造根据本发明的车辆结构构件14(参见图4)时的中间产品12。图1和图2分别以从上方的视图和从下方的视图示出长形的车辆结构构件10的一部分。图3示出车辆结构构件10的横截面。
中间产品12本身已经是符合功能的车辆结构构件10，更确切地说是用于机动车的导流件。
如尤其是在图3中可特别良好地看出的那样，车辆结构构件10包括基体16，在该基体中有多个容纳部18。容纳部18分别由长形的槽构成，所述槽具有矩形的轮廓并且几乎完全地或完全地在车辆结构构件10的整个长度上延伸。
基体16是塑料构件、尤其是由短纤维增强的热塑性塑料制成。
在示出的实施例中设置有四个容纳部18，其中两个容纳部18设置在车辆结构构件10的上侧上并且两个容纳部18设置在车辆结构构件的下侧上。术语“上侧”和“下侧”在此涉及车辆结构构件10在机动车中的装配好的状态。然而容纳部18的数量可以根据车辆结构构件10的类型而变化。
在所述容纳部18中的每个容纳部中分别设置有一个第一嵌入件20。例如，所述第一嵌入件20可以借助于注塑包封或者塑料焊接与基体16可靠地连接。
嵌入件20优选是纤维增强的并且包含连续纤维。嵌入件20用于加固车辆结构构件10并且与容纳部18一样几乎完全地或完全地在车辆结构构件10的整个长度上延伸。
在示出的实施例中，第一嵌入件20是杆状的并且具有矩形的轮廓。然而也可设想嵌入件20的其它轮廓形状，其中，嵌入件20和容纳部18的轮廓相互协调成，使得在车辆结构构件10中不产生自由空间。也就是说，嵌入件20适配于容纳部18的轮廓。
当第一嵌入件20设置在容纳部18中时，该第一嵌入件没有完全填充该容纳部，从而保留用于另外的嵌入件24的容纳部。
在图4至图6中示出的车辆结构构件14与在图1至图3中示出的中间产品12的区别在于，在每个容纳部18中附加地安装有另外的嵌入件24。通过所述另外的嵌入件24，与前述车辆结构构件10相比，车辆结构构件14——关于车辆结构构件14的装配好的状态——的强度、尤其是在车辆横向方向上的刚度被提高。
因此，车辆结构构件14可以通过所述另外的嵌入件24适配于相应存在的要求并且可以比其中相应仅将第一嵌入件20设置在容纳部18中的车辆结构构件10承受更高的负荷。
附加的嵌入件24优选与基体16焊接、尤其是借助于塑料焊接来焊接。
通过各嵌入件20、24一起完全填充容纳部18，而嵌入件24没有从容纳部中突出。由此，嵌入件24沿车辆结构构件14的上侧或下侧延伸，亦即沿车辆结构构件10的外表面延伸。尤其地，车辆结构构件14的外表面的一部分由嵌入件24的面构成。
如在图6中示出的那样，所述第一嵌入件20和所述另外的嵌入件24优选是具有相同横截面的相同的构件。以这样的方式，嵌入件可以同样地被用作第一嵌入件20或用作另外的嵌入件24。
在如在图4至图6中示出的装配好的状态中，嵌入件20、24沿纵向面彼此接触。
为了制造根据本发明的车辆结构构件14，提供一种根据本发明的模块式系统26，所述模块式系统具有相同地设计的基体16和多个嵌入件20、24。模块式系统26的基体16和嵌入件20、24对应于在附图中示出的构件。因此，在制造根据本发明的车辆结构构件14时，所需数量的嵌入件20、24可以被装入到基体16中。
为了在使用模块式系统26的情况下制造根据本发明的车辆结构构件14，实施如下步骤：
首先提供具有用于嵌入件20、24的至少一个容纳部18的基体16以及提供安装在容纳部18中的第一嵌入件20。
第一嵌入件20在用于制造基体16的注塑过程中与该基体连接，其方式为将嵌入件20嵌入到模具模型中并且用塑料注塑包封。替代性地，第一嵌入件20能够借助于塑料焊接与基体16连接。所述基体16在这样的情况下能够借助于注塑成型或者借助于增材制造方法、例如借助于3D打印来制造。
所述中间产品12(该中间产品包括基体16，各容纳部18分别有一个第一嵌入件20，但没有另外的嵌入件24)对应于在图1至图3中示出的车辆结构构件10，该车辆结构构件已经满足一些车辆模型的要求。尤其地，所述中间产品12的特征在于，容纳部18没有完全被填充，也就是说在容纳部中还有用于至少一个另外的嵌入件24的空间。
但当车辆结构构件14应具有比在之前步骤中制造的车辆结构构件10更高的强度时，将另外的嵌入件24装入到容纳部18中。
在此，将所述至少一个另外的嵌入件24装入到容纳部18中在制造过程中在比装入第一嵌入件20更晚的时间点、例如在涂漆过程之后进行。
在装入所述另外的嵌入件24之后，容纳部18可以借助于未示出的外壳——所述外壳覆盖容纳部18——或者借助于未示出的装饰部件来封闭。
所述至少一个另外的嵌入件24与基体16的焊接可以在封闭车辆结构构件14的容纳部18之前或之后进行。

Claims (19)

1.车辆结构构件(14)，所述车辆结构构件包括基体(16)，所述基体具有容纳部(18)并且具有用于加固车辆结构构件(14)的第一嵌入件(20)，所述第一嵌入件放置在容纳部(18)中并且仅部分地填充该容纳部，并且所述车辆结构构件包括至少一个另外的嵌入件(24)，所述至少一个另外的嵌入件安装在容纳部(18)中，所述第一嵌入件(20)和所述至少一个另外的嵌入件(24)完全地填充容纳部(18)，而没有从容纳部中突出。
2.根据权利要求1所述的车辆结构构件(14)，其特征在于，所述基体(16)是塑料构件。
3.根据权利要求2所述的车辆结构构件(14)，其特征在于，所述基体(16)是纤维增强的塑料构件。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆结构构件(14)，其特征在于，所述第一嵌入件(20)和/或所述至少一个另外的嵌入件(24)由纤维增强的塑料制成。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆结构构件(14)，其特征在于，所述第一嵌入件(20)和所述至少一个另外的嵌入件(24)沿纵向侧彼此接触。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆结构构件(14)，其特征在于，所述容纳部(18)由长形的槽构成，并且所述第一嵌入件(20)和所述至少一个另外的嵌入件(24)是杆状的，其中，所述第一嵌入件(20)和所述至少一个另外的嵌入件(24)的轮廓与所述长形的槽的轮廓对应地构造。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆结构构件(14)，其特征在于，所述第一嵌入件(20)借助于注塑包封或借助于塑料焊接与基体(16)连接。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆结构构件(14)，其特征在于，所述至少一个另外的嵌入件(24)借助于塑料焊接与基体(16)连接。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆结构构件(14)，其特征在于，所述第一嵌入件(20)和/或所述至少一个另外的嵌入件(24)具有矩形的轮廓。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆结构构件(14)，其特征在于，所述第一嵌入件(20)和所述至少一个另外的嵌入件(24)是相同的构件。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆结构构件(14)，其特征在于，所述车辆结构构件(14)是导流件。
12.用于制造车辆结构构件(14)的模块式系统(26)，所述模块式系统包括相同地设计的基体(16)并且包括多个嵌入件，所述基体具有至少一个容纳部(18)，其中，容纳部(18)和嵌入件在其几何结构方面相互协调成，使得能够选择性地将一个或多个嵌入件装入到同一个容纳部(18)中，其中，所述多个嵌入件完全地填充容纳部(18)，而没有从容纳部中突出。
13.根据权利要求12所述的模块式系统(26)，其特征在于，所述基体(16)和嵌入件是能彼此焊接的塑料构件。
14.用于在使用根据权利要求12至13中任一项所述的模块式系统(26)的情况下制造车辆结构构件(14)的方法，其中，所述方法包括如下步骤：
a)提供具有用于嵌入件的至少一个容纳部(18)的基体(16)以及提供安装在容纳部(18)中的第一嵌入件(20)，并且
b)当所述车辆结构构件(14)应具有比在步骤a)中制造的构件更高的强度时，将至少一个另外的嵌入件(24)装入到容纳部(18)中。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，借助于外壳封闭所述容纳部(18)，所述外壳覆盖容纳部(18)。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，在将第一嵌入件(20)与基体(16)连接之后，将所述至少一个另外的嵌入件(24)同样与基体(16)连接。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在封闭容纳部(18)之后和/或在给车辆结构构件(14)涂漆之后，将所述至少一个另外的嵌入件(24)与基体(16)焊接。
18.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，将所述第一嵌入件(20)与基体(16)连接，其方式为在制造基体(16)时将所述第一嵌入件嵌入到对应的模具中并且注塑包封。
19.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，借助于增材制造方法来制造基体(16)，并且在制造基体(16)之后将所述第一嵌入件(20)装入到容纳部(18)中并且与基体(16)连接。
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