專利名稱：乘用車的車身的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種按權利要求I前序部分所述類型用于制造乘用車車身的方法。本發(fā)明此外涉及按權利要求6前序部分所述的這種乘用車車身。本發(fā)明最后涉及一種按權利要求9前序部分所述的用于制造這種乘用車車身的設備。
背景技術：
在乘用車的批量汽車制造中，通常將多個車身構件例如通過焊接或粘接相互連接而制成汽車結構。在此方面還公知，設有車身的含塑料的單個車身構件，以便使其作為混合構件構成。這種類型的混合構件例如在儀表板支架、車門框架或其他支承構件中使用?，F(xiàn)有的乘用車車身在此方面通常由多個的單件組成，這些單件通過復雜且昂貴的接合技術相互連接。在此方面，為在接合單個車身構件時達到足夠的精度，需要在非常昂貴 的組裝線上進行多個的單項作業(yè)。通常最好由鋼或鋁合金組成的單個車身構件在壓力機或白車身生產(chǎn)線上被成型為所要求的幾何結構并在其他工序中通過焊接機器人接合成車身。特別是對于鋁質(zhì)車身構件，需要時還使用其他的接合技術，如夾緊粘接(Clinchkleben)或類似物的技術。需要時車身構件也以差異結構——也就是采用不同的接合工藝——組裝，例如在單個車身構件由纖維復合塑料組成的情況下便是這樣。結果，總之這一點導致了在高成本和不精確的情況下的較多的單個且昂貴的步驟。另一個問題在于，此前的部件、總成、纜線或類似物僅在極其復雜的情況下才能被安裝到車身上或集成到車身中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的因此在于，提供開頭所稱類型的方法、車身以及設備，借助它們可以明顯簡化車身的制造和組裝過程。依據(jù)本發(fā)明該目的通過具有權利要求1、6或9所述特征的方法、車身和設備得以實現(xiàn)。本發(fā)明具有優(yōu)點的方案連同合理并且非同尋常的改進方案在其余的權利要求中限定。為了提供一種能使乘用車車身的制造和組裝方法明顯簡化的方法，依據(jù)本發(fā)明提出，以組合的內(nèi)高壓成型和注塑方法制造車身。換句話說，依據(jù)本發(fā)明，在一個相應的組合式內(nèi)高壓成型和注塑設備中制造汽車車身的全部或至少是大部分。這一點例如以如下方式實現(xiàn)，即相應的車身構件通過內(nèi)高壓成型和/或通過塑料的注塑而相互連接或構成。這樣例如可以設想，各車身構件通過相應的內(nèi)高壓成型法、如液壓夾緊或液壓沖鉚/沖壓鉚接相互例如形鎖合(formschluessig)地連接。同樣可以設想,車身構件在混合連接結(接頭，節(jié)點)的幫助下通過塑料相互連接。此外，塑料也可以用于，圍繞相應的加固結構而至少局部地注塑在相應的車身構件上。由此例如可以減輕重量，因為車身構件的壁厚可以相應降低。此外，可以在塑料中集成構件區(qū)和/或用于部件、裝置或構件的功能區(qū)。結果無論如何都實現(xiàn)了明顯簡化制造乘用車車身的工藝流程，這是因為不僅可以在一個步驟中組合連接多個車身構件，而且此前需要單獨設置在車身上的多個功能區(qū)或類似物現(xiàn)在都可以成為車身的集成部分。另一個優(yōu)點在于，明顯降低了用于接合車身的單獨部件的數(shù)量。此外，通過與其他接合連接相比減少操作步驟而使質(zhì)量得到提高，這一點特別是反映在更低的制造公差和更低的重復公差上。另一個優(yōu)點在于，通過以塑料點式加強結構部件，可以實現(xiàn)例如在事故造成的力加載的情況下具有高整體性結構、高剛性和高強度的車身。另外的優(yōu)點在于，這種方案在生態(tài)學上的高度可持續(xù)性以及由減少零件數(shù)帶來的經(jīng)濟性。此外，通過本方法可以極其迅速并成本低廉地實現(xiàn)新的非常規(guī)的設計方案。同時，非常高的功能集成性也降低了隨后的制造成本和時間。此外，例如通過取消陰極浸潰涂漆和其他設備、例如噴漆設備，在基礎設施和廠房方面實現(xiàn)了更低的工業(yè)化成本并且實現(xiàn)了更少的投資成本。前面結合本發(fā)明方法所介紹的優(yōu)點以同樣的方式適用于按權利要求6所述的車身和按權利要求9所述的設備。



本發(fā)明的其他優(yōu)點、特征和細節(jié)來自以下對優(yōu)選實施例的說明以及附圖。其中圖I示出乘用車車身的示意正視圖和示意側視圖，該車身具有多個至少部分具有塑料的、相互連接的車身構件，其中，該車身是以組合的內(nèi)高壓成型和注塑方法制造的；圖2示出兩個作為內(nèi)高壓成型管材的車身構件的透視圖和透視剖視圖，這兩個車身構件交叉設置并通過混合連接結相互連接；圖3a、3b示出用于使兩個作為內(nèi)高壓成型管材的車身構件與板件連接的雙混合連接結的相應剖視圖，其中存在塑料包覆注塑，以及示出在內(nèi)高壓成型管材與同樣利用塑料包覆注塑的板件之間的一個單混合連接結；圖4示出兩個作為板件的車身構件的連接，其各自的凸緣相互形成插接并通過塑料包覆注塑來包封；圖5按順序示出為接合不同的車身構件而進行液壓夾緊(上方視圖)和液壓沖鉚(下方視圖)時的不同方法步驟的示意剖視圖；圖6示出用于在內(nèi)高壓成型注塑機器中制造乘用車車身的設備的示意俯視圖；圖7示出乘用車車身的透視分解圖；圖8示出圖6設備的示意俯視圖，其中，可以看出內(nèi)高壓成型注塑機器的裝備設計；圖9左上示出乘用車車身在儀表板橫梁區(qū)域中的局部透視圖；上中央示出乘用車車身前部結構在相應用于接納前部梁的區(qū)域中的局部透視圖；右上示出尾燈卡接結構的透視剖視圖；右下示出具有外殼的安全帶伸縮器的透視圖；下中央示出汽車車身的車頂飾板的局部透視圖，左下示出汽車車身連同經(jīng)卡接結構接納內(nèi)飾板的接納部的局部透視圖；以及圖10示出電池扁平單體殼的透視圖和具有電纜布線接納部的塑料構件的透視圖。
具體實施例方式圖I以示意正視圖和側視圖示出乘用車的車身。在本案例中涉及的是一種單廂式兩座汽車，其中，后面所介紹的本發(fā)明也可以在其他結構類型的汽車車身上使用。在此方面，從圖I可以看出下列車身構件后框架型材10、相應的側框架型材12和相應的側門檻型材14。這些車身構件10、12、14各自作為內(nèi)高壓成型注塑的構件構成。此外可以看出塑料包覆注塑的底板16，塑料包覆注塑的前側結構板18、相應塑料包覆注塑的后側結構板20以及作為頂蓋框架接納部構成的角撐板22。因此，車身構件10-22主要可以涉及管材或空心型材或扁平件如板材。車身構件10-22可以由利用塑料——特別是纖維增強的塑料——包覆注塑的金屬基礎構件組成。取代金屬質(zhì)的構造，可以設想這些基礎構件本身由最好是加固的FVK材料，特別是CFK材料制成。對于整個車身也可以設想是混合成型，也就是說，根據(jù)特別是在如剛性和強度等的機械性能方面的需要和要求，車身構件10-22中的某些包含金屬基礎構件而另外一些包含F(xiàn)VK基礎構件。下面借助圖2-5介紹可以結合本汽車車身使用的不同的接合工藝為此圖2以示意透視圖和透視剖視圖示出一種混合連接結，借助這種混合連接結例如依據(jù)圖I的局部II所示、將側框架型材形式的車身構件12與側門檻型材形式的車身構件14連接。 特別是從圖2的剖視圖可以看出，在車身構件12和14的相應的空心型材內(nèi)分別設有嵌件26、28。兩個車身構件12、14的連接在此方面通過多個形鎖合的液壓夾緊連接30實現(xiàn)。這種連接通過如下方式實現(xiàn)在嵌件26、28中分別形成相應的通孔32和盲孔34，通過施加內(nèi)高壓成型加載而使相應車身構件12、14的對應壁區(qū)36被壓入所述的通孔32和盲孔34中。在相應車身構件12、14的各自的壁區(qū)36的區(qū)域內(nèi)，另外的相應車身構件12、14同樣具有通孔。結果，無論如何在混合連接結的區(qū)域中實現(xiàn)了形鎖合的液壓夾緊連接30。在這兩個作為型材構件構成的車身構件12、14——即側框架型材和側門檻型材——中，在本案例中在上側和/或下側分別設有橫截面與車身構件12、14相匹配的板件。在本案例中，涉及的是兩個側結構板18或20和/或底板16。它們同樣通過液壓夾緊連接38相互連接。未示出的是，在本案例中在混合連接結區(qū)域中用于加固和功能集成的塑料筋。在這里需要注意的是，這種類型的混合連接結需要時也可以構造成無嵌件26、28。特別是使用包圍混合連接結注塑的交叉塑料筋。從圖3a和3b可以看出其他的混合連接結，其依據(jù)的是圖I側視圖中的相應局部IIIa和Illb。例如從圖3a的示意剖視圖可以看出，兩個車身構件10、12，也就是后框架型材和側框架型材通過一個雙混合連接結相互接合。在此方面，這兩個車身構件10、12通過一深拉板24相互連接。同樣形成一車身構件的深拉板24與車身構件10、12通過相應的液壓夾緊連接部40相連接，該液壓夾緊連接按照公知的方法通過內(nèi)高壓成型建立。整個雙混合連接結都被在這里作為塑料環(huán)繞筋形成的塑料42包覆注塑。在深拉板24內(nèi)設有多個通注點44，通過這些通注點在塑料42與深拉板24和/或車身構件10與12之間產(chǎn)生形鎖合。圖3b以剖視圖示出通過多個混合連接部40連接的在那里的側結構板20形式的深拉板與對應的車身構件12——側框架型材——之間的基本上相同的構型。同樣設有通注點42。因此由圖3b可以看出混合連接結，其中僅一管與板件接合并利用塑料42包覆注塑。正如從圖4所看到的那樣，板件46、48形式的兩個車身構件的接合也可以通過如下的連接部實現(xiàn)，在該連接部中板件46的凸緣47與板件48的凸緣49形鎖合地彼此嵌接。在這種連接方式中，在這兩個所要接合的板件中分別加工出尺寸彼此協(xié)調(diào)的凸緣47和49。這些凸緣47、49彼此嵌接并利用塑料42包覆注塑。圖5以相應的示意剖視圖示出另外兩種形鎖合的內(nèi)高壓成型接合法，它們可以替代或補充上述方法或連接來使用。這些方法是液壓夾緊和液壓沖鉚。從圖5中上面的三個圖可以看出沖頭50和夾具51，它們在這里設置在作為流體板(Fluidblech)構成的車身構件52背離壓力的一側上。在此方面，高壓流體53對車身構件的壓力側加壓，從而車身構件52的壁區(qū)被壓入夾具51的對應開口中并因此也被壓入待與車身構件52連接的另外的車身構件55的對應開口 54中，而且是與沖頭50的力相反。因此，通過液壓夾緊能夠使型材與型材連接或使型材與板件連接或使板件與板件連接。與此類似，圖5下面的視圖示出液壓沖鉚，其中，借助一沖頭50在兩個待連接的車身構件58、59中形成液壓沖鉚結構56，而且是與作用于背離液壓沖鉚結構56的一側的液壓流體53的壓力相反。夾具51也起到使這兩個車身構件58、59彼此可靠地支承/接觸的作用。按照這種方式，可以通過液壓沖鉚使型材與型材連接、使型材與板件連接或使板件與板 件連接。此外，需要時利用塑料包覆注塑加強的形鎖合接合技術也是可行的。也可以使用材料結合(stoffschluessig)的接合技術。因此，在使用招質(zhì)內(nèi)高壓成型管和/或招質(zhì)內(nèi)高壓成型板以及例如由聚酰胺形成的包覆注塑時，可以考慮鋁管和/或鋁板的基于PA的底層，該基于PA的底層使得在鋁管與包覆注塑筋之間的材料結合成為可能。圖6以示意俯視圖示出用于制造這種乘用車車身的設備，該設備按照還要詳細介紹的方式包括用于內(nèi)高壓成型和注塑的裝置，借助這些裝置可以組合的內(nèi)高壓成型和注塑方法制造車身。車身在此方面以所謂的“一步法(One-Shot-Verfahren)”制造。該設備主要包括四個裝置或單元E1、E2、E3和E4，其中，單元E1、E2和E4在這里是可動的，而單元E3則是固定的?？蓜訂卧狤l用于裝備模具芯60。利用該單元El可以使模具芯60從設備或機器的內(nèi)部移出并可以在外部被裝備。例如為了能夠在水平的機器設計方案上實現(xiàn)側壁和汽車底板的大面積包覆注塑，使車身繞其橫軸轉過90°。為了能夠圍繞模具芯60布置各車身構件10、12、14、16、18、20并使已被組裝接合的車身仍能被取下，如圖7所示，在該組合的內(nèi)高壓成型和注塑方法之后的工序中使頂蓋框架型材61和橫梁62與車身連接。車身飾板63同樣如圖7所示地被后續(xù)安裝。單元E2和E4分別是具有集成的塑化單元64的雙板閉合單元。需要時可以通過集成在內(nèi)高壓成型-注塑模具中而取消雙板閉合單元。單元E2和E4—正如開頭提到的那樣——是可動的，以便可以使車身脫模。而單元E3是固定的，以便限制設備或者說內(nèi)高壓成型-注塑機的復雜性。從圖6還可以看出運輸存放處65，車身在脫模后可以在設備上方存放在該運輸存放處上。這一點可以利用龍門起重機進行。圖8以類似于圖6的示意俯視圖示出一用于制造車身的設備。在此方面特別是可以看出四個機器人R1-R4以及龍門起重機P，借助它們進行模具芯60的裝備。依據(jù)圖8所示設備的裝備設計，兩個結構板18、20以及兩個頂蓋框架板與預成型的側框架型材12—從兩側一相對彼此定位并放置在模具芯60上。機器人Rl和R3承擔這項任務。機器人R2給模具60的底陰模裝備預成型的后框架管或后框架型材10。機器人R4給不可動地與單元E3連接的陰模裝備作為前板的車身構件17。龍門起重機P給模具芯60的前側裝備底板16。龍門起重機P除了裝備功能外還承擔的任務是，將完成接合的內(nèi)高壓成型-注塑的車身輸送到處于設備或機器上方的運輸存放處66上，然后從該運輸存放處將車身繼續(xù)運輸?shù)胶罄m(xù)工序處。在內(nèi)高壓成型和注塑方法之前和之后所設的工序在地點上可以設置在該設備的旁邊。在之前和之后的工序與該設備之間通過機器人和龍門起重機P來提供用于接納的部件。因此可以簡化設備構件的輸入和輸出。在之前和之后的工序中，也可以在該設備的區(qū)域內(nèi)保留一用于更換模具的專用區(qū)域。這種模具更換例如可以通過龍門起重機P進行。用于制造乘用車車身的方法如下形成車身結構基礎的車身構件——例如構件10-20——作為預成型的半成品被裝入設備的模具芯60內(nèi)。這種半成品的最終成型通過組合的內(nèi)高壓成型和注塑方法在注塑 機的模具中進行。該方法是一種與利用塑料42例如同時對車身進行包覆注塑相組合的內(nèi)高壓成型(方法)。特別是在此方面使用纖維增強的塑料，特別是熱塑性塑料例如PA或PEEK或熱固性塑料。除了傳統(tǒng)的陰模外，在此在外側作用于車身構件10-20的相應管材上的塑料熔體流體壓力也作為陰模組起作用。換句話說，塑料熔體也可以是用于使相應車身構件10-20成型的高壓流體。車身構件10-20的預成型的半成品用在兩個車身側面、車身底部區(qū)域中以及車身尾部處。它們在此按照此前所介紹的方式環(huán)繞模具芯60設置。在機械上高負荷的部位——例如車門的鉸鏈連接部和頂蓋框架接納結板的連接區(qū)——處，具有相應空心型材的單個車身構件10-20例如可以被局部地利用相應的塑料填充泡沫/發(fā)泡。用于局部填充相應車身構件10-20各自的空心型材的這種塑料例如可以是TOR。這種泡沫填充提高了剛性和在事故造成的力加載情況下的特性。這種局部泡沫填充例如可以設想在圖I的局部IIIb的區(qū)域內(nèi)、也就是在頂蓋框架接納結板的區(qū)域內(nèi)。結構板——也就是例如側結構板18和側結構板20——在這里已經(jīng)以其幾乎是最終的形狀被裝入模具中或者說設置在模具芯60中。這些結構板18或20在內(nèi)高壓成型注塑機器中被包覆注塑以纖維增強的塑料。通過這種增強能降低結構板18、20的壁厚，由此挖掘進一步減輕重量的潛力。這種類型的結構板18、20例如作為底板結構在前部區(qū)域中和側面的結構區(qū)域中使用。為維持法拉第籠原理，此外金屬結構以及金屬的纖維結構和/或?qū)щ姷摹缬商蓟蝾愃莆镏瞥傻摹w維也可以被集成到車身中或注塑到車身中。車身的制造在此以“一步法原理”實現(xiàn)。也就是說，車身的全部或大部分成分在一個模具中被制造。為接合車身使用從聚合物混合技術(型內(nèi)組裝法，In-Mold-Assembly-Verfahren)和內(nèi)高壓成型已知的方法。現(xiàn)借助圖9和10介紹功能集成的可能性。在此首先設想，構件、導線或類似物至少局部地被集成在塑料42中。這樣例如可以設想，在作為結構聚合物材料構成的塑料42中集成導電材料，例如控制導線和能量供給線路，或者直接利用塑料42包覆注塑所述的導電材料。此外，例如可以將光纖維用于照明。在此方面，既可以是間接的導體布置，也可以是直接的導體布置。圖9示出一種替代的功能集成。左上的視圖部分示出在儀表板橫梁68區(qū)域內(nèi)的車身局部透視圖。該車身在此包括形式為連接面或定位部位或類似物的多個功能區(qū)70、72，通過這些功能區(qū)可以將儀表板橫梁68固定或定位在車身上。功能區(qū)70、72由塑料42實現(xiàn)。圖9的上部中間視圖以具有相應功能區(qū)74的前部區(qū)域示出車身，這些功能區(qū)作為用于前部橫梁的連接面、定位元件或類似物。這些功能區(qū)74同樣集成在塑料42中。圖9的右上視圖示出這種類型的另一功能集成，其中以部分剖開的透視圖示出用于尾燈的卡接部。這兩個卡接件75、76中的一個在此可以作為功能區(qū)形成在車身側面上，該功能區(qū)集成到塑料42中。依據(jù)示出具有外殼的安全帶伸縮器的圖9右下視圖，相應的外殼部件78同樣由配設給車身的塑料42構成。換句話說，也可以設想這種部件的外殼部分78設置在具有塑料42的車身側面上。下部中間視圖示出車身的一局部透視圖，其中，用于車頂篷或車頂飾板80的車身側接納部同樣可以作為功能區(qū)構成。用于固定車頂飾板80的這些功能區(qū)例如可以按照右 上視圖的卡接部的類型構成，其中一個卡接件74也可以設置在車頂襯板80的側面上而另一個卡接件75設置在車身的通過塑料42構成的側面上。最后，圖9左下的視圖示出車身的局部透視圖，其中，內(nèi)飾82在車門立柱或車頂框架的區(qū)域中同樣可以利用這種類型的卡接部固定。通過以內(nèi)高壓成型注塑法制造車身而建立的可能方案實現(xiàn)了，集成節(jié)能的傳動技術、由此節(jié)省部件并且直接在車身幾何結構中考慮功能。圖10右側以透視圖示出具有兩個半殼83、84的電池扁平單體外殼，例如直接由塑料42或車身的幾何結構來承擔其中一個半殼84的功能。電池的其余外殼構件可以通過用于快速自動更換電池的快速夾緊系統(tǒng)與車身連接。最后，圖10的右圖示出在使用輪轂電機的情況下的另外的應用范圍。這樣，電纜布線可以直接由車身接納。通過包覆注塑而接納電纜布線的構件或車身構件86在圖10中在右側示出。作為另外的變型，可以集成車內(nèi)調(diào)溫功能。面式集成的調(diào)溫輻射系統(tǒng)可被集成到結構中或塑料42中。這種調(diào)溫輻射系統(tǒng)(導電/導熱的包覆注塑結構)可以被不同地應用，例如作為底板加熱裝置、側壁加熱裝置、后壁加熱裝置或類似物。同樣可以設想將傳導性的纖維結構和/或織物傳感器系統(tǒng)置入到模具中并利用塑料42包覆注塑。它們在例如車身運動的負荷情況下導致線路電阻的變化或電容變化。這種變化被探測和檢測。由此可以獲得對運行強度或損壞性負荷的識別?？傊梢钥闯?，在這里提供了方法、車身和設備，借助它們可以由多個車身構件10-20制造車身，其以組合的內(nèi)高壓成型和注塑方法被設置塑料42。
權利要求
1.一種用于制造乘用車車身的方法，其中使多個車身構件(10-20)相互連接，給所述多個車身構件至少部分地設置塑料(42)，其特征在于，以組合的內(nèi)高壓成型和注塑方法制造所述車身。
2.按權利要求I所述的方法，其特征在于，通過內(nèi)高壓成型使各車身構件(10-20)形鎖合地相互連接。
3.按權利要求I或2所述的方法，其特征在于，通過所述塑料(42)使各車身構件(10-20)相互連接。
4.按前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述內(nèi)高壓成型和注塑方法之前使各車身構件(10-20)預成型。
5.按前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述塑料中集成至少一個構件(75,76 ；78 ；83)和/或用于部件、構件、裝置或類似物的功能區(qū)(70、72、74)。
6.一種乘用車的車身，該車身包括相互連接的多個車身構件(10-20)，所述多個車身構件至少部分地具有塑料(42)，其特征在于，所述車身是以組合的內(nèi)高壓成型和注塑方法制造的。
7.按權利要求6所述的車身，其特征在于，各車身構件(10-20)是通過內(nèi)高壓成型而相互形鎖合連接的。
8.按權利要求6或7所述的車身，其特征在于，各車身構件(10-20)是通過塑料(42)相互連接的。
9.一種用于制造乘用車車身的設備，借助該設備能使多個車身構件(10-20)相互連接，所述多個車身構件至少部分地被設有塑料(42)，其特征在于，該設備包括用于進行內(nèi)高壓成型和注塑的相應裝置(E1-E4)，借助這些裝置能以組合的內(nèi)高壓成型和注塑方法制造出車身。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造乘用車車身的方法，其中使多個車身構件(10-20)相互連接，給所述多個車身構件至少部分地設置塑料(42)，其特征在于，以組合的內(nèi)高壓成型和注塑方法制造所述車身。本發(fā)明還涉及這種車身和用于制造這種車身的設備。
文檔編號B29D29/00GK102834238SQ201180018344
公開日2012年12月19日 申請日期2011年3月8日 優(yōu)先權日2010年4月10日
發(fā)明者E·里斯 申請人:戴姆勒股份公司