輕量化設(shè)計(jì)的車身底部結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車身的底部結(jié)構(gòu)、其尤其部分被設(shè)計(jì)為輕量化結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明還涉及一種設(shè)有這種底部結(jié)構(gòu)的車身以及相應(yīng)的機(jī)動(dòng)車。
【背景技術(shù)】
[0002]為了降低車輛的能量消耗及燃油消耗需要盡可能降低整體車重。由此尤其需要降低車身的重量，但盡可能不要損害甚至還要改善其強(qiáng)度、堅(jiān)固性、耐用性。
[0003]這樣由文獻(xiàn)DE 10 2005 021 166 Al公開了一種用于車輛的底部結(jié)構(gòu)，該底部結(jié)構(gòu)具有至少兩個(gè)縱向車身護(hù)板和至少部分在縱向車身護(hù)板之間延伸的中間梁，底部結(jié)構(gòu)還具有兩個(gè)橫梁，該橫梁從中間梁開始分別向車門檻延伸，并且橫梁分別具有一個(gè)前側(cè)面和尾側(cè)面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的實(shí)施方式所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種車身的重量優(yōu)化的底部結(jié)構(gòu)，所述底部結(jié)構(gòu)尤其能工藝合理且簡單地制造，并且此外，所述底部結(jié)構(gòu)在側(cè)面碰撞時(shí)具有更好的擠入特性或壓入特性。所述底部結(jié)構(gòu)在即使重量最小化的情況下也提供更好的乘客保護(hù)。
[0005]所述技術(shù)問題通過一種按照本發(fā)明的車身的底部結(jié)構(gòu)解決，其具有至少一個(gè)沿車輛縱向(X)延伸的側(cè)門檻型材；至少一個(gè)沿車輛縱向(X)延伸且沿車輛橫向(y)與所述側(cè)門檻型材間隔布置的通道邊緣型材；和至少一個(gè)橫梁結(jié)構(gòu)單元，所述橫梁結(jié)構(gòu)單元具有沿車輛橫向(y)在所述側(cè)門檻型材與所述通道邊緣型材之間延伸的橫梁和與所述橫梁相連的底板。所述技術(shù)問題還通過一種具有上述底部結(jié)構(gòu)的車身以及具有上述底部結(jié)構(gòu)的機(jī)動(dòng)車解決。
[0006]由此設(shè)計(jì)的車身的底部結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)沿車輛縱向(X)延伸的側(cè)門檻型材和至少一個(gè)沿車輛縱向延伸的通道邊緣型材，所述通道邊緣型材沿車輛橫向(y)與側(cè)門檻型材間隔布置。底部結(jié)構(gòu)通常具有兩個(gè)沿底部結(jié)構(gòu)的外側(cè)大體上平行延伸的側(cè)門檻型材，所述至少一個(gè)通道邊緣型材在所述側(cè)門檻型材之間的大約中間位置上延伸。
[0007]在此還可以設(shè)有多個(gè)、尤其兩個(gè)沿車輛橫向相互保持間隔的通道邊緣型材，設(shè)置在底部結(jié)構(gòu)的大約中間位置上的、通常沿車輛縱向延伸的中央通道布置、固定和/或加強(qiáng)在所述通道邊緣型材上。
[0008]此外，底部結(jié)構(gòu)還具有至少一個(gè)橫梁結(jié)構(gòu)單元。所述橫梁結(jié)構(gòu)單元具有沿車輛橫向(y)在側(cè)門檻型材與通道邊緣型材之間延伸的橫梁以及與橫梁相連的底板。橫梁結(jié)構(gòu)單元尤其由橫梁和與橫梁相連的底板組成，并且作為預(yù)裝配或預(yù)配置的模塊，在其余的底部結(jié)構(gòu)組裝完成之后被安裝在側(cè)門檻型材與通道邊緣型材之間的間隙中。
[0009]橫梁結(jié)構(gòu)單元利用其橫梁和與橫梁預(yù)配置地相連的底板作為組件發(fā)揮作用，其可以至少局部地由輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料制成，并且由此有助于底部結(jié)構(gòu)和進(jìn)而整個(gè)車身的重量降低。預(yù)配置的、也即處于預(yù)裝配狀態(tài)或交貨狀態(tài)的橫梁結(jié)構(gòu)單元具有橫梁和與橫梁固定相連或剛性連接的底板。
[0010]通過將橫梁結(jié)構(gòu)單元安裝在底部結(jié)構(gòu)中、也即安裝在側(cè)門檻型材與通道邊緣型材之間構(gòu)成的間隙中，可以使在縱向型材之間、也即在側(cè)門檻型材與通道邊緣型材之間構(gòu)成的開口通過橫梁結(jié)構(gòu)單元的底板被封閉。由此可以以有利的方式省去單獨(dú)的底板件。通過底板和橫梁的預(yù)配置或預(yù)裝配，橫梁不必在其在底部結(jié)構(gòu)上的安裝過程中或完成安裝之后額外地與底板件結(jié)構(gòu)相連。由此通過提供橫梁結(jié)構(gòu)單元降低了制造耗費(fèi)和裝配耗費(fèi)。
[0011]根據(jù)另一種實(shí)施方式，以輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)橫梁和底板。和就是說，橫梁和/或底板由輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料制成或由這種輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料組成。由此可以用輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料重量降低地替代鋼板部件，從而降低底部結(jié)構(gòu)的重量、乃至整個(gè)機(jī)動(dòng)車的重量。
[0012]通常，橫梁和底板中的至少一個(gè)由塑料材料、纖維復(fù)合材料或由輕質(zhì)結(jié)構(gòu)金屬制成。作為塑料材料尤其可以考慮成本低廉的塑料、例如聚丙烯，然而也可以考慮耐高溫的聚酰胺。相應(yīng)的塑料材料可以是纖維增強(qiáng)的，以便使橫梁具有在強(qiáng)度和硬度方面所需的規(guī)格。然而還可以考慮的是，橫梁由輕質(zhì)結(jié)構(gòu)金屬、例如鋁或鎂制成。在此，橫梁被設(shè)計(jì)為金屬鑄件。
[0013]此外，橫梁和底板還可以由同一種材料制成。為了構(gòu)成橫梁結(jié)構(gòu)單元，可以使各個(gè)部件、也即橫梁和底板借助適宜的接合方法相互連接。尤其在金屬鑄件或塑料注塑件的設(shè)計(jì)方式中可以考慮的是，橫梁和底板被設(shè)計(jì)為一體式的。
[0014]塑料材料、纖維復(fù)合材料或輕質(zhì)金屬的使用不僅實(shí)現(xiàn)了重量降低，而且在制造費(fèi)用方面也具有優(yōu)勢。也即當(dāng)橫梁由塑料材料制成或纖維復(fù)合材料制成時(shí)，可以省去對橫梁出于防腐蝕保護(hù)目的的涂裝。橫梁結(jié)構(gòu)單元還可以在涂裝過程之后才安裝在底部結(jié)構(gòu)中。這還實(shí)現(xiàn)了對特別成本低廉、然而足夠穩(wěn)定和堅(jiān)固的塑料、例如聚丙烯的使用，所述塑料材料在此情況下不具有為涂裝過程和在涂裝過程之后的干燥過程所需的耐高溫性。
[0015]根據(jù)另一種設(shè)計(jì)方式，沿車輛橫向的橫梁支承在側(cè)門檻型材和通道邊緣型材的相互對置的側(cè)邊上。橫梁尤其在由通道邊緣型材和側(cè)門檻型材構(gòu)成的平面上延伸，從而使沿水平方向或沿車輛橫向在側(cè)門檻上傳導(dǎo)的變形力通過橫梁向通道邊緣型材傳遞并被導(dǎo)出。
[0016]根據(jù)另一種設(shè)計(jì)方式，橫梁借助粘接、螺栓連接、鉚接或咬口連接與側(cè)門檻型材和通道邊緣型材相連。這些類型的連接方法尤其適用于橫梁與已涂裝的縱向型材、側(cè)門檻型材和通道邊緣型材的連接。橫梁與所述縱向型材借助粘接、螺栓連接或咬口連接的連接由此對于橫梁結(jié)構(gòu)單元在已涂裝的底部結(jié)構(gòu)上的事后裝配來說是有利的。
[0017]而且將輕質(zhì)結(jié)構(gòu)金屬用于橫梁和/或底板也可以規(guī)避接觸腐蝕的問題，因?yàn)檎辰?、螺栓連接、鉚接或咬口連接的連接方法與焊接方法相比不會影響或損傷縱向型材的涂裝結(jié)構(gòu)。
[0018]根據(jù)另一種設(shè)計(jì)方式，橫梁至少分段地具有U形的帶有加強(qiáng)肋的橫截面輪廓。橫梁尤其被設(shè)計(jì)為朝下敞開的，從而使橫梁向上具有大體上封閉的殼結(jié)構(gòu)。由此，橫梁具有大體上平面設(shè)計(jì)的上側(cè)，前側(cè)邊和后側(cè)邊鄰接所述上側(cè)，所述前側(cè)邊和后側(cè)邊通常沿車輛高度方向(Z)延伸。加強(qiáng)肋通常在前側(cè)邊與后側(cè)邊之間、然而在橫梁的上側(cè)的下方延伸，也就是說在U形橫截面輪廓的內(nèi)部延伸。
[0019]加強(qiáng)肋可以被設(shè)計(jì)為菱形、六邊形或其他形狀，例如與橫梁的外部輪廓相匹配地設(shè)計(jì)。
[0020]根據(jù)另一種設(shè)計(jì)方式，橫梁具有四個(gè)相互呈X形或交叉指向的臂，臂的自由端部一方面貼靠側(cè)門檻型材，另一方面貼靠通道邊緣型材。通過橫梁的X形或交叉設(shè)計(jì)，可以沿側(cè)門檻型材相對于通道邊緣型材構(gòu)成相對較大的力傳導(dǎo)區(qū)，橫梁能在所述力傳導(dǎo)區(qū)內(nèi)吸收相應(yīng)的力，并向底部結(jié)構(gòu)的相鄰部件傳導(dǎo)。
[0021]總共四個(gè)臂中的兩個(gè)臂沿車輛縱向相互間隔，并且鄰接在側(cè)門檻型材上，而臂的其他兩個(gè)同樣沿車輛縱向相互間隔的自由端部則鄰接并支承在通道邊緣型材上。
[0022]根據(jù)另一種設(shè)計(jì)方式，橫梁通常至少相對于縱向中軸線和橫向中軸線中的一個(gè)鏡像對稱地設(shè)計(jì)。在橫梁在底部結(jié)構(gòu)上的最終裝配位置上，縱向中軸線大致平行于車輛縱向(χ)地延伸，而橫向中軸線大致平行于車輛橫向(y)地延伸。橫梁相對于縱向中軸線和/或相對于橫向中軸線的鏡像對稱的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了橫梁在車輛左側(cè)和車輛右側(cè)上的安裝，從而能將盡可能大量的標(biāo)準(zhǔn)件用于底部結(jié)構(gòu)的制造。由此降低了制造耗費(fèi)和物流耗費(fèi)。
[0023]根據(jù)另一種設(shè)計(jì)方式，橫梁為了機(jī)械強(qiáng)化而至少分段地設(shè)有至少一個(gè)金屬加強(qiáng)部。金屬加強(qiáng)部在此可以作為金屬襯層嵌入橫梁中，或者還可以固定在橫梁的外部。金屬加強(qiáng)部的嵌入和連接尤其在橫梁的高負(fù)載的位置上進(jìn)行，以便對例如由于使用輕質(zhì)結(jié)構(gòu)金屬而可能導(dǎo)致的橫梁結(jié)構(gòu)上的薄弱位置進(jìn)行補(bǔ)償。
[0024]根據(jù)另一種設(shè)計(jì)方式，橫梁在其底側(cè)上具有凸緣段，橫梁通過所述凸緣段與底板相連。凸緣段可以被設(shè)計(jì)為緊密地沿四個(gè)X形指向的臂延伸，從而能夠構(gòu)成橫梁與底板的盡可能大面積的連接。根據(jù)用于橫梁和底板的不同的材料選擇，可以將橫梁和底板彼此材料接合、或者采用其他方式相互連接。當(dāng)橫梁和底板被設(shè)計(jì)為例如塑料構(gòu)件時(shí)，所述塑料構(gòu)件可以相互焊接。為此同樣也可以考慮其他接合方法和連接方法、例如粘接、螺栓連接、鉚接或咬口連接，以便構(gòu)成橫梁結(jié)構(gòu)單元。
[0025]橫梁的凸緣段可以例如在橫梁的中央環(huán)繞橫梁型材的缺口，所述缺口可以用作其他車輛部件的通道。例如可以通過將相互對齊的缺口設(shè)置在橫梁的底側(cè)上，構(gòu)成用于擱腳空間和/或電纜的通道。
[0026]通過為橫梁結(jié)構(gòu)單元設(shè)置底板，可以將其余的底部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為大體上無底板件的。也就是說，通道邊緣型材與側(cè)門檻型材之間的空隙或開口可以單獨(dú)或僅僅通過將橫梁結(jié)構(gòu)單元裝入底部結(jié)構(gòu)而被橫梁結(jié)構(gòu)單元的底板封閉。由此可以以有利的方式省去對單獨(dú)的底板件的獨(dú)立裝配和制