用于機(jī)動(dòng)車(chē)白車(chē)身結(jié)構(gòu)的支柱、用于制造支柱的方法和機(jī)動(dòng)車(chē)白車(chē)身結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說(shuō)明】用于機(jī)動(dòng)車(chē)白車(chē)身結(jié)構(gòu)的支柱、用于制造支柱的方法和機(jī)動(dòng)車(chē)白車(chē)身結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1的前序部分所述的用于機(jī)動(dòng)車(chē)白車(chē)身結(jié)構(gòu)的支柱、一種按照權(quán)利要求7前序部分所述的用于制造支柱的方法以及一種按照權(quán)利要求10所述的機(jī)動(dòng)車(chē)白車(chē)身結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]已知支柱和用于制造這里所述類(lèi)型的支柱的方法。一種已知的以殼式結(jié)構(gòu)由鋼制成的支柱具有多個(gè)構(gòu)件，所述構(gòu)件特別是由不同高強(qiáng)度的、堅(jiān)固性的和/或延展性的鋼板耗費(fèi)地相互接合。也已知具有支柱體的支柱，所述支柱體至少局部地構(gòu)成為鑄件、例如輕金屬鑄件。也已知如下的支柱，所述支柱的支柱體由較高強(qiáng)度的板通過(guò)內(nèi)高壓成型構(gòu)成。最后，按照一種尚未公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)已知一種中門(mén)柱，所述中門(mén)柱具有支柱體，所述支柱體通過(guò)整體成形、特別是通過(guò)鍛造制造。已知的解決方案特別是在其材料特征方面和在其到機(jī)動(dòng)車(chē)白車(chē)身結(jié)構(gòu)的相鄰部件的連接方面是值得改進(jìn)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的任務(wù)在于，創(chuàng)造一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)白車(chē)身結(jié)構(gòu)的支柱以及一種用于制造這樣的支柱的方法，其中，不出現(xiàn)所提到的缺點(diǎn)。特別是，所述支柱具有改善的材料特性以及改善的到機(jī)動(dòng)車(chē)白車(chē)身結(jié)構(gòu)的相鄰的元件的可連接性。本發(fā)明的任務(wù)也在于，創(chuàng)造一種具有相應(yīng)的支柱的機(jī)動(dòng)車(chē)白車(chē)身結(jié)構(gòu)。
[0004]為了解決所述任務(wù)，提出一種具有權(quán)利要求1所述的特征的用于機(jī)動(dòng)車(chē)白車(chē)身結(jié)構(gòu)的支柱。所述支柱具有支柱體，所述支柱體至少在第一區(qū)域內(nèi)包括第一材料。支柱體至少在第一區(qū)域中通過(guò)體積成型、優(yōu)選通過(guò)鍛造制造。所述支柱的特征在于，支柱體的至少一個(gè)第二區(qū)域包括第二材料，所述第二材料與第一材料不同。按照該方式，創(chuàng)造一種具有混合的支柱體的支柱，由此支柱的材料特性能夠按照需要地協(xié)調(diào)并且特別是鑒于對(duì)于事故的設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化。特別是可以符合要求地構(gòu)造抗拉強(qiáng)度、屈服極限、斷裂伸長(zhǎng)率和/或延展性并且由于混合的結(jié)構(gòu)型式也可以局部地符合要求地來(lái)構(gòu)造。
[0005]通過(guò)支柱的至少第一區(qū)域通過(guò)體積成型、優(yōu)選通過(guò)鍛造構(gòu)成，至少該區(qū)域具有高度壓實(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全是無(wú)縮孔的。由此產(chǎn)生相對(duì)于鑄件提高的機(jī)械穩(wěn)定性和在構(gòu)件檢查中的減少的耗費(fèi)。在體積成型中、尤其是在鍛造中此外無(wú)問(wèn)題的是，局部符合負(fù)載地設(shè)計(jì)支柱體的橫截面，其中，中間支柱的至少第一區(qū)域可以具有變化的橫截面尺寸和/或橫截面形狀。特別是能夠局部符合負(fù)載地這樣構(gòu)造支柱體的橫截面，使得受高的機(jī)械負(fù)載的區(qū)域具有與受低機(jī)械負(fù)載的區(qū)域相比更大的壁厚。因此不需要將支柱的所有區(qū)域按照在受最高機(jī)械負(fù)載的區(qū)域中所必需的壁厚來(lái)設(shè)計(jì)。而是能夠符合需要構(gòu)造壁厚。也可能的是，在體積成型時(shí)、尤其是在鍛造時(shí)至少在第一區(qū)域中設(shè)計(jì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的纖維結(jié)構(gòu)，使得在受高的機(jī)械負(fù)載的區(qū)域中有針對(duì)性地定向纖維走向，由此這些區(qū)域獲得特別高的機(jī)械穩(wěn)定性和強(qiáng)度。特別是，在受高的機(jī)械負(fù)載的區(qū)域中的纖維走向與在受低機(jī)械負(fù)載的區(qū)域中的纖維走向有偏差地構(gòu)成。在體積成型時(shí)、尤其是在鍛造時(shí)能夠因此調(diào)整在經(jīng)鍛造的構(gòu)件中的優(yōu)化的力線。通過(guò)體積成型的、優(yōu)選經(jīng)鍛造的區(qū)域的較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性能夠在整體上減小支柱體的壁厚，從而也可以構(gòu)成具有比例如在鑄件中所能達(dá)到的壁厚更薄的受最高機(jī)械負(fù)載的區(qū)域。在受低機(jī)械負(fù)載的區(qū)域中的壁厚可以進(jìn)一步減小。在整體上能夠因此顯著地節(jié)省重量并且更為細(xì)長(zhǎng)地構(gòu)造支柱。由此也能夠擴(kuò)大對(duì)于駕駛員在支柱區(qū)域中的視角，因?yàn)橹е谡w上更為細(xì)長(zhǎng)地構(gòu)建。也提供更多的空間來(lái)登上車(chē)輛，特別是當(dāng)支柱用于四座車(chē)輛的白車(chē)身結(jié)構(gòu)時(shí)。在這種情況下特別是有更多的空間供使用，以便達(dá)到機(jī)動(dòng)車(chē)的后部空間。
[0006]在體積成型的、特別是經(jīng)鍛造的構(gòu)件中也產(chǎn)生較低的再加工耗費(fèi)，這節(jié)省制造成本。
[0007]所述支柱的一種優(yōu)選的實(shí)施例包括多于一個(gè)第一區(qū)域，所述第一區(qū)域通過(guò)體積成型、尤其是通過(guò)鍛造制造。不同的第一區(qū)域可以分別包括相同的第一材料或者由該相同的第一材料組成。備選地可能的是，不同的第一區(qū)域包括不同的材料或者由不同的材料組成。
[0008]備選地或附加地，所述支柱優(yōu)選可以包括多于一個(gè)第二區(qū)域。在此可能的是，不同的第二區(qū)域包括相同的第二材料。備選地可能的是，第二區(qū)域分別包括不同的第二材料，所述第二材料與所述至少一個(gè)第一區(qū)域的第一材料不同。
[0009]優(yōu)選如下的支柱，所述支柱的特征在于，所述第一材料包括輕金屬或輕金屬合金，優(yōu)選由輕金屬或輕金屬合金組成。優(yōu)選地，第一材料包括鋁或鋁合金，或者所述第一材料由鋁或鋁合金組成。備選地或附加地，第一材料優(yōu)選包括鎂或鎂合金，或者所述第一材料由鎂或鎂合金組成。通過(guò)選擇用于第一材料的輕金屬或輕金屬合金能夠進(jìn)一步減少重量。這點(diǎn)考慮到輕結(jié)構(gòu)構(gòu)思。特別是當(dāng)在支柱的與機(jī)動(dòng)車(chē)白車(chē)身結(jié)構(gòu)的相鄰元件連接的連接區(qū)域中存在相應(yīng)選擇的第一材料，其中，相鄰的元件包括輕金屬或輕金屬合金時(shí)，支柱與所述相鄰的元件的接合相對(duì)于鋼/輕金屬的材料組合明顯更為便利。因?yàn)檫@里是相同的或者至少相似的材料相互接合，所以可以使用標(biāo)準(zhǔn)接合方法，這在鋼/輕金屬、特別是鋼/鋁的材料對(duì)的情況下是不可能的。特別是可以設(shè)有鋁合金7000與鋁合金6000的材料對(duì)。對(duì)此，第一材料優(yōu)選由鋁合金7000或者由鋁合金6000組成。
[0010]通過(guò)為所述第一材料選擇輕金屬或輕金屬合金也避免氫脆化，所述氫脆化一般在使用至今特別是用于B柱的高強(qiáng)度鋼的情況下出現(xiàn)。
[〇〇11] 也優(yōu)選如下的支柱，所述支柱的特征在于，所述第二材料包括鋼、特別是較高強(qiáng)度的鋼，或者由鋼、特別是由較高強(qiáng)度的鋼組成。備選地或附加地，所述第二材料可以包括輕金屬或輕金屬合金，或者由輕金屬或輕金屬合金組成。特別是，所述第二材料可以包括鋁或鋁合金、優(yōu)選EN-AW-7075,或者由鋁或鋁合金、優(yōu)選EN-AW-7075組成。備選地或附加地，所述第二材料可以包括鎂或鎂合金，或者由鎂或鎂合金組成。備選地或附加地，所述第二材料可以包括纖維增強(qiáng)塑料，或者由纖維增強(qiáng)塑料組成。特別是，為所述第二材料選擇輕金屬或輕金屬合金或者纖維增強(qiáng)塑料能實(shí)現(xiàn)支柱進(jìn)一步重量減輕。
[0012] 優(yōu)選如下的支柱，所述支柱的特征在于，所述至少一個(gè)第二區(qū)域構(gòu)造為增強(qiáng)區(qū)域。尤其是，所述第二區(qū)域可以構(gòu)成為加強(qiáng)襯層、加強(qiáng)核和/或加強(qiáng)芯。優(yōu)選地，所述至少一個(gè)第二區(qū)域鑒于其形狀和/或其在支柱體中或上的布置結(jié)構(gòu)而與所要求的構(gòu)件特性和/或支柱的要期望的機(jī)械負(fù)載相協(xié)調(diào)。
[0013]優(yōu)選地，所述第二材料具有比第一材料更高的強(qiáng)度。在這種情況下，所述支柱體在第二區(qū)域中已經(jīng)由于第二材料的材料特性而加強(qiáng)。例如可能的是，具有支柱體的、基本上包括輕金屬的支柱具有集成的鋼芯、特別是由較高強(qiáng)度的鋼制成的鋼芯，或者優(yōu)選具有由較高強(qiáng)度的鋁合金、例如EN-AW-7075制成的芯，其中，所述芯優(yōu)選鍛入到輕金屬、由輕金屬包圍鍛造(umschmieden)或者鍛接或一體成型到輕金屬上。優(yōu)選也可能的是，所述支柱體包括至少一個(gè)由纖維增強(qiáng)塑料制成的加固襯層。纖維增強(qiáng)塑料優(yōu)選具有玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、碳纖維、特別是絕緣的碳纖維和/或鋼纖維。
[0014]備選地優(yōu)選如下的支柱，所述支柱的特征在于，所述第二區(qū)域構(gòu)成為功能區(qū)域。以混合結(jié)構(gòu)型式制造的支柱因此優(yōu)選可以包括集成的功能元件，例如用于座椅安全帶自動(dòng)伸縮器的容納部或者連接或加強(qiáng)位置、安全帶保持部、氣囊保持部和/或用于窗玻璃起落器的馬達(dá)。也可能的是，所述支柱作為第二區(qū)域包括用于鎖的加強(qiáng)部、用于門(mén)鉸鏈的加強(qiáng)部、固定銷(xiāo)、螺紋套管、嵌入部或者插入部、特別是螺紋嵌入部，和/或包括門(mén)鉸鏈本身的一部分、優(yōu)選基板或支柱件。如果所述第二區(qū)域構(gòu)成為功能區(qū)域，則該功能區(qū)域可以不受拘束地(zwanglos)集成到支柱中。由此避免單獨(dú)部件并且省去接合步驟以及為此設(shè)置的工具和裝置。借此可以節(jié)省制造成本、特別是物流成本。
[0015]也優(yōu)選如下的支柱，所述支柱的特征在于，所述支柱構(gòu)成為A柱、B柱或C柱。支柱優(yōu)選構(gòu)成為長(zhǎng)支柱或者短支柱，特別是與所述支柱是設(shè)置用于帶有堅(jiān)固的車(chē)輛頂篷的車(chē)輛、特別是大轎車(chē)的機(jī)動(dòng)車(chē)白車(chē)身結(jié)構(gòu)還是設(shè)置用于具有可變頂篷的機(jī)動(dòng)車(chē)、特別是敞篷轎車(chē)或者具有可取下的硬車(chē)頂?shù)臋C(jī)動(dòng)車(chē)無(wú)關(guān)。特別是對(duì)短支柱提出提高的機(jī)械要求，從而這里特別有利地產(chǎn)生支柱的改善的構(gòu)件特性。
[0016]最后優(yōu)選如下的支柱，所述支柱的特征在于，至少一個(gè)用于將支柱體連接到機(jī)動(dòng)車(chē)白車(chē)身結(jié)構(gòu)上的連接節(jié)點(diǎn)與支柱體一件式地構(gòu)成。在此特別是在短的支柱的情況下優(yōu)選僅一個(gè)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)置在支柱的下面的區(qū)域中，所述支柱利用其優(yōu)選與機(jī)動(dòng)車(chē)白車(chē)身結(jié)構(gòu)的縱梁或門(mén)檻和/或與橫梁接合。長(zhǎng)支柱優(yōu)選具有兩個(gè)用于連接到車(chē)頂框架和下面的縱梁和/或橫梁上的連接節(jié)點(diǎn)。所述至少一個(gè)連接節(jié)點(diǎn)優(yōu)選在整體成型時(shí)一體成型在支柱體上或者鍛接到支柱體上。由此達(dá)到功能集成，其中，此外單獨(dú)設(shè)置的和相互接合的構(gòu)件在一定程度上被取代。由此對(duì)于在其中使用支柱的機(jī)動(dòng)車(chē)白車(chē)身結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)在整體上產(chǎn)生減少的部件數(shù)量，這能實(shí)現(xiàn)在物流中和在生產(chǎn)過(guò)程中的成本節(jié)省。亦即省去一般必需的用于將支柱體與所述至少一個(gè)連接節(jié)點(diǎn)接合的接合步驟。因?yàn)樘貏e是省去在該區(qū)域中一般常見(jiàn)的釬焊或熔焊，所以也防止了熱變形，由此正好在連接節(jié)點(diǎn)的區(qū)域中保持得到支柱的尺寸精確性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。以相同的方式省去了在支柱體和連接節(jié)點(diǎn)的兩件式的構(gòu)成中會(huì)存在的接合公差。機(jī)動(dòng)車(chē)白車(chē)身結(jié)構(gòu)的整體構(gòu)造由此是特別尺寸精確的。
[0017]所述至少一個(gè)連接節(jié)點(diǎn)優(yōu)選這樣構(gòu)成，使得所述至少一個(gè)連接節(jié)點(diǎn)可以借助于機(jī)械接合技術(shù)、優(yōu)選螺紋連接和/或鉚接以簡(jiǎn)單的方式與機(jī)動(dòng)車(chē)白車(chē)身結(jié)構(gòu)接合。為此，所述至少一個(gè)連接節(jié)點(diǎn)優(yōu)選具有緊固器件、如孔或螺紋