連接裝置以及用于制造連接裝置的方法和機(jī)動(dòng)車構(gòu)件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在輕金屬制成的鑄造元件和鋼型材之間的連接裝置以及用于制造這樣的連接裝置的方法。此外，本發(fā)明涉及一種機(jī)動(dòng)車構(gòu)件，所述機(jī)動(dòng)車構(gòu)件具有由輕金屬制成的多個(gè)鑄造元件，所述鑄造元件通過一個(gè)或多個(gè)鋼型材相互連接。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代的汽車制造中，輕金屬作為用于節(jié)省重量的輕型構(gòu)造的構(gòu)件的材料不再能被放棄。材料如鋁或鎂可以借助鑄造法或擠壓法置于極為復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)中。形狀可變性在此幾乎是任意的。但輕金屬的相對(duì)小的剛性相對(duì)于汽車制造中常見的鋼材不利地作用。鋼材雖然又比輕金屬材料較便宜，當(dāng)然在實(shí)施方案可能性和重量方面處于劣勢(shì)。因此越來越多地力求相互組合兩個(gè)材料類別的材料特性。
[0003]然而在這里出現(xiàn)問題，S卩，這些材料通常只可以非常困難地相互材料鎖合地連接。由現(xiàn)有技術(shù)已知克服所述障礙的多個(gè)方法。
[0004]在DE 10 2009 037 905 Al中公開在由輕金屬鑄件制成的輕金屬體和由鋼制成的管體之間的粘合連接。在所述兩個(gè)構(gòu)件之間設(shè)置以粘合劑填充的粘合劑袋。此外，在鋼管和輕金屬體的內(nèi)部的和外部的過渡區(qū)域處同樣設(shè)置粘接部，所述粘接部還保護(hù)結(jié)構(gòu)區(qū)以防腐蝕。不過，粘合連接在其承載能力方面受限制。此外，相應(yīng)的車輛構(gòu)件的使用壽命受粘接部的老化限制。在制造中，這樣的構(gòu)件同樣是耗費(fèi)的，因?yàn)榻雍厦嬖诮雍现氨仨毐活A(yù)處理，以便激活表面和/或以便去除污物殘留物和油殘留物。
[0005]DE 10 2008 038 276 Al公開在可為鋼管或鋼型材的第一底盤部件和可為鋁鑄件或鍛件的第二底盤部件之間的機(jī)械的形鎖合的連接。兩個(gè)構(gòu)件在重疊區(qū)域中形鎖合和力鎖合地通過內(nèi)高壓接合相互連接。在這里尤其不利的是，對(duì)于該方法需要內(nèi)高壓模具，這意味著顯著的財(cái)務(wù)花費(fèi)。
[0006]此外，DE 10 2008 020 467 Al教導(dǎo)一種用于制造輔助框架的方法，其中，由鋼材制成的空心型材所構(gòu)成的框架置入鑄造模具中并且為了構(gòu)成鑄造節(jié)而局部地包封。不過在這里需要非常大且昂貴的鑄造模具。此外，在從鑄造模具取出時(shí)存在整體結(jié)構(gòu)變形的危險(xiǎn)。此外，對(duì)于鑄造模具有問題的是，產(chǎn)生在構(gòu)件的整個(gè)體積上的足夠的密封性。
[0007]DE 103 57 939 Al公開一種，所述支承框架結(jié)構(gòu)作為薄壁的鋼鑄件實(shí)施方案。在該支承框架結(jié)構(gòu)中嵌入鋼板，所述鋼板用于將鋼鑄件與其他的車輛部件連接。
[0008]WO 2008/004715 Al公開由輕金屬制成的鑄造元件和鋼型材之間的連接裝置，其中，鋼型材直接通過金屬的耦聯(lián)元件與鑄造元件連接。耦聯(lián)元件的端部區(qū)段由鑄造元件包封。所述材料的另一個(gè)端部區(qū)段通過焊接與鋼型材連接。此外，耦聯(lián)元件具有孔，所述孔被鑄造元件的材料穿過，由此產(chǎn)生形鎖合，所述形鎖合能夠使所述連接變得更穩(wěn)定。當(dāng)然在這里的缺點(diǎn)是，這些形鎖合孔必須通過附加的工具在附加的加工步驟中引入，這尤其是在高強(qiáng)度的材料中與提高的花費(fèi)關(guān)聯(lián)。
[0009]DE 10 2011 108 126 Al也公開一種在由輕金屬制成的鑄造元件和鋼型材之間的連接裝置，其中，所述連接間接通過金屬的耦聯(lián)元件產(chǎn)生。所述耦聯(lián)元件的端部區(qū)段由鑄造元件包封，其中，耦聯(lián)元件具有表面涂層，所述表面涂層在鑄造過程中熔化并且產(chǎn)生在耦聯(lián)元件和鑄造元件之間的材料鎖合。耦聯(lián)元件的另一個(gè)端部區(qū)段材料鎖合地與鋼型材連接。尤其是耦聯(lián)元件的涂層在這里是不利的，所述涂層要求附加的加工步驟并且此外造成提高的費(fèi)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此本發(fā)明的任務(wù)是，提出一種連接裝置，通過所述連接裝置輕金屬構(gòu)件能夠與鋼構(gòu)件連接，其中，所述連接裝置應(yīng)該盡可能簡(jiǎn)單且低成本地產(chǎn)生、考慮現(xiàn)代的汽車制造的輕型結(jié)構(gòu)要求以及保證穩(wěn)定且持久的連接。本發(fā)明的任務(wù)此外是，提供一種用于制造這樣的連接裝置的方法以及提出一種機(jī)動(dòng)車構(gòu)件，所述機(jī)動(dòng)車構(gòu)件包括多個(gè)由輕金屬制成的鑄造元件，所述鑄造元件通過一個(gè)或多個(gè)鋼型材相互連接。
[0011]關(guān)于所述連接裝置，該任務(wù)通過一種按照本發(fā)明的連接裝置解決。該任務(wù)的按照方法的部分通過一種按照本發(fā)明的用于制造連接裝置的方法解決，其中，所述連接裝置特別是按照本發(fā)明的連接裝置。該任務(wù)與機(jī)動(dòng)車構(gòu)件有關(guān)地通過按照本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車構(gòu)件解決。
[0012]本發(fā)明涉及一種在由輕金屬制成的鑄造元件和鋼型材之間的連接裝置，其中，鋼型材間接通過金屬的耦聯(lián)元件與鑄造元件連接。耦聯(lián)元件是敞開的或封閉的型材，其中，耦聯(lián)元件的一個(gè)端部區(qū)段由鑄造元件包封并且耦聯(lián)元件的另一個(gè)端部區(qū)段材料鎖合地與鋼型材連接。耦聯(lián)元件的由鑄造元件包封的端部區(qū)段至少局部地?cái)U(kuò)張。
[0013]耦聯(lián)元件在一定程度上用作用于連接由輕金屬制成的鑄造元件和鋼型材的適配器，因?yàn)橹苯拥倪B接通常只能非常耗費(fèi)地產(chǎn)生。優(yōu)選地，對(duì)于耦聯(lián)元件同樣使用鋼材、尤其是鍍鋅的鋼。
[0014]耦聯(lián)元件是敞開的或封閉的型材。耦聯(lián)元件例如是鋼材制成的短件管，所述管在周邊側(cè)是敞開或封閉的。耦聯(lián)元件作為封閉的型材例如具有圓柱形，作為敞開的型材例如具有U形橫截面。但按照對(duì)工件的需要和要求耦聯(lián)元件可以具有任意的橫截面、也可以具有在其長(zhǎng)度上的變化的橫截面。
[0015]在這里使用的鋼型材可以在周邊側(cè)是敞開或封閉的?？赡艿氖?，將鋼型材在與由輕金屬制成的鑄造元件連接之前或之后彎曲。理想地它們也配設(shè)有用于其他的構(gòu)件的連接部。可能的是，將空隙引入到鋼型材中以用于重量節(jié)省亦或連接目的。
[0016]在汽車制造中常見的材料用于鋼型材。尤其是使用鍍鋅的鋼，因?yàn)樗鲣撘呀?jīng)具有防腐蝕保護(hù)，從而不再需要稍后的涂層。
[0017]為了獲得進(jìn)一步的重量節(jié)省，尤其是使用由高強(qiáng)度材料制成的薄壁的鋼型材。此外可能的是，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的伸長(zhǎng)的鋼型材也使用空間上進(jìn)一步伸展的金屬外殼(Blechschalen),所述金屬外殼同時(shí)將多個(gè)鑄造元件相互連接。
[0018]為鑄造元件使用輕金屬例如鋁或鎂。這些材料能夠以最不同的鑄造方法非常簡(jiǎn)單地處理。作為制造方法考慮壓鑄、硬模鑄造和其他的常見的鑄造方法。
[0019]耦聯(lián)元件的一個(gè)端部區(qū)段由鑄造元件包封并且耦聯(lián)元件的另一個(gè)端部區(qū)段材料鎖合地與鋼型材連接。
[0020]耦聯(lián)元件因此將鑄造元件和鋼型材持久且固定地相互連接。在其中一側(cè)，耦聯(lián)元件與鋼型材涉及材料鎖合的連接，其中在這里作為連接方法例如可以考慮熔焊或釬焊。所述連接可以非常簡(jiǎn)單地以業(yè)內(nèi)常見的焊接方法例如MAG焊接或激光焊接產(chǎn)生。因此這樣的過程步驟不需要耗費(fèi)的設(shè)備并且能以相對(duì)小的機(jī)構(gòu)和專業(yè)知識(shí)實(shí)現(xiàn)。
[0021]而耦聯(lián)元件通過形鎖合與鑄造元件連接。規(guī)定，耦聯(lián)元件的由鑄造元件包封的端部區(qū)段至少局部地?cái)U(kuò)張。擴(kuò)張理解為，耦聯(lián)元件的橫截面朝由鑄造元件包封的端部連續(xù)或以多個(gè)相繼的離散的步驟(Schritt)擴(kuò)大。例如端部區(qū)段可以具有喇叭形的或漏斗形的實(shí)施方案。通過由鑄造元件包封的端部區(qū)段的該擴(kuò)張產(chǎn)生側(cè)凹(Hinterschnitt),所述側(cè)凹改善耦聯(lián)元件和鑄造元件之間的形鎖合。結(jié)果是所述兩個(gè)構(gòu)件之間的較穩(wěn)定的連接。
[0022]借此不需要例如將鋁或鎂和鋼材直接以熔焊技術(shù)或釬焊技術(shù)地相互連接。因此產(chǎn)生材料的用于輕型結(jié)構(gòu)的有利的組合。利用分別有利的材料特性和可處理性，其中，在這里尤其是互補(bǔ)的特性起作用。通過輕金屬在鑄造方法中的容易的可處理性而可能的是，產(chǎn)生極為復(fù)雜的鑄造元件。鋁或鎂材料所缺乏的剛性通過鋼型材的高強(qiáng)度的材料特性補(bǔ)償，所述鋼型材本身又難以加工并且基本上將承載能力和剛性引入到整個(gè)構(gòu)件中。
[0023]此外在制造鑄造元件中可能的是，使用簡(jiǎn)單構(gòu)造的鑄造模具。相對(duì)于鋼型材比較小的耦聯(lián)元件在鑄造模具中可較容易地操作，其中，同時(shí)在鑄造過程期間可以比長(zhǎng)的鋼型材更簡(jiǎn)單地確保鑄造模具的密封性。在將鑄造元件從鑄造模具中取出時(shí)或取出之后變形的危險(xiǎn)比在包封整個(gè)鋼框架的情況下也小了很多。在鑄造過程期間到鋼中的熱量輸入也最小化并且也不存在液態(tài)鋁穿透到空心的鋼型材中的危險(xiǎn)，而這同樣將與不希望的熱量輸入到鋼中相關(guān)聯(lián)。
[0024]優(yōu)選地，耦聯(lián)元件在由鑄造元件包封的端部區(qū)段中具有至少一個(gè)形鎖合元件。形鎖合元件例如可以是凹槽、空隙、缺口、突起或類似物。液態(tài)輕金屬于是可能在鑄造過程期間穿過形鎖合元件或嵌接到形鎖合元件中，由此產(chǎn)生耦聯(lián)元件和鑄造元件之間的較穩(wěn)定的連接。改善的形鎖合于是通過如下方式產(chǎn)生，即，鑄造元件穿過耦聯(lián)元件或形成側(cè)凹。
[0025]此外在本發(fā)明的一種特別的實(shí)施方式中規(guī)定，耦聯(lián)元件的與鋼型材連接的端部具有與鋼型材的內(nèi)廓互補(bǔ)