用于车辆的结构元件的制作方法

1.本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于制造用于车辆的结构元件的方法、一种根据权利要求6的前序部分的用于车辆的结构元件以及一种根据权利要求10的前序部分的车辆。


背景技术：

2.在车辆领域中、例如在机动车中的结构元件遭受各种负荷。这尤其适用于事故的情况中。在此特别涉及结构元件例如以门槛、门
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碰撞管(crashrohr)、b柱或纵支承件的形式的支承件。因此，这样的结构元件传统上设计得非常坚固(massiv)，通常由金属构成。
3.除了如较高经济性和较小重量的要求之外，对于这样的结构元件存在重要的技术要求，尤其在事故的情况中较高的能量吸收和还从不同负荷方向吸收能量的可能性。
4.对于由金属构成的传统的支承件，这导致其须对于不同要求单独来设计而不能充分满足之前所提到的要求。
5.由文件de 10 2012 015 919 a1例如已知一种电池壳体，其壳体底部以由多个纤维增强的塑料层构成的夹层结构方式(sandwichbauweise)来制造。
6.此外，文件de 10 2014 207 483 a1公开了一种带有夹层结构的用于机动车的结构构件，夹层结构具有核芯和两个覆盖层(deckschicht)。
7.文件de 10 2016 222 435 a1还公开了一种夹层元件，其被应用于承载性结构。


技术实现要素：

8.本发明现在目的在于提供一种新型结构元件，其可灵活地适配于不同负荷要求，具有较小的重量并且同时可简单地来制造。
9.该目的通过独立权利要求1,6和10的对象来实现。本发明的另外的优选的设计方案由其余的在从属权利要求和说明书中所提到的特征得出。
10.本发明的第一方面涉及一种用于制造用于车辆的结构元件的方法，其包括如下步骤：将由天然材料构成的层引入另外的层之间并且将层接合成复合物。
11.根据本发明设置成，使复合物成型成使得成型的复合物至少逐段地具有螺旋状的横截面。
12.层的接合例如可通过挤压或还粘合和必要时硬化实现。由此还得到，由天然材料构成的层和另外的层不必强制性地直接彼此邻接。如此，例如可在另外的层与由天然材料构成的层之间可存在还未固结的层(例如粘合剂层)。原则上可设置有例如由不同的天然材料、塑料、纤维复合塑料以及金属材料构成的另外的层。换言之，应设置有至少两个另外的层，其从两侧这里遮盖至少一个由天然材料构成的层。
13.优选地使用作为无端材料(endlosmaterial)来提供的层。其在接合之后适宜地被分开，从而使复合物更长地来制备(konfektionieren)。
14.接合的复合物的成型优选地通过弯曲、此外优选地利用滚压成型设备
(rollformanlage)实现。
15.此外换言之，所制造的结构元件例如可具有雪茄形状(zigarrenform)，在其中将包括由天然材料构成的层与另外的层作为覆盖层的复合物例如围绕纵轴线卷起，从而得到螺旋状的横截面。
16.优选地将木材用作天然材料。木材是价格便宜的、可再生的且较轻的材料。螺旋状的横截面可由木材以特别少的耗费来制造，其中，在该形状中木材还能够吸收特别高的力。但是还可使用带有相应的特性的其它天然材料。
17.螺旋状的横截面的螺旋不强制必须是圆的、而是还可以是三角的、四角的或多角的并且因此例如可适配于周围的几何结构(螺旋例如应被固定在其处)。
18.根据本发明的方法可非常简单地实施并且还适合于批量生产(massenproduktion)。可制造的结构元件在此可简单地针对各种不同的要求来设计和制造。根据本发明的方法特别适合于制造管状的结构元件。原则上，所制造的结构元件在其质量方面较小并且同时非常能受载。由天然材料在压力
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和弯曲负荷方面的特定特性与层压于此上的另外的层的特定特性构成的结合实现灵活的造型和同时较高的负荷能力，因为由于夹层结构方式可有效地来吸收来自不同负荷方向的能量。本领域技术人员在考虑对结构元件的要求(例如负荷能力、韧性、可塑性、质量、耐气候性、与周围结构的材料相容性、电气特性的情况下并且根据其余在本文中所公开的技术教导适宜地选择用于另外的层的材料。
19.在本发明的方法的优选的设计方案中设置成，另外的层包括金属材料。
20.金属材料例如有利地特征在于，其在有较高负荷能力的情况下还可特别良好地成型并且之后形状稳定，这刚好在根据本发明制造螺旋状的横截面时是有利的。
21.在本发明的方法的优选的设计方案中设置成，将由天然材料构成的层在优选地由金属材料构成的另外的层之间直接邻接到其处地来布置。
22.换言之，将另外的层直接层压到由天然材料构成的层上，其中，必要时在其之间还可设置有粘合剂层。
23.所制造的结构元件的构造以及本发明的方法的执行因此可特别少耗费。
24.在本发明的方法的此外优选的设计方案中设置成，将成型的复合物与形成结构元件的外表面的结构件相结合。
25.特别有利地可将结构元件引入管状的结构件中。但是例如还可将其布置在一个或多个优选地被相互连接的板之间。换言之，成型的复合物即形成结构元件的核芯，其可由另外的结构件围绕。以根据本发明的方法所制造的结构元件在外观上因此可与传统的结构元件没有区别。
26.在本发明的方法的此外优选的设计方案中设置成，使成型的复合物经受另外的成型步骤，其中，使螺旋状的横截面至少部分地变形。
27.换言之并且说明性地来解释上面所提到的雪茄形状，雪茄形状例如可逐段地横向于其纵轴线被压平。该变形优选地用于制造机械接口(schnittstelle)、例如装配接口并且对此相应来设计。压平(plattdruecken)例如可仅在雪茄的末端区域中进行，从而例如产生到车辆的其它结构件或别的零件处的旋拧点。这样的接口尤其还被设计成又消减待在事故的情况中吸收的能量。雪茄鉴于压缩度(kompressionsgrad)可完全地或仅部分地被压平。
28.如上面已提到的那样，雪茄可沿着其纵轴线纯示例性地仅逐段地被压平，例如在
一末端区域中、在多个末端区域中、在中间区域中或在对于本领域技术人员来说在制造这样的接口时显得有利的其他区域中。压平还可在压缩度方面沿着纵轴线改变，使得柱状的雪茄形状例如还可过渡到逐渐变尖的雪茄形状或甚至锥形中。如果如前所述例如将成型的复合物布置在另外的结构件之间，则还可使其在另外的成型步骤中共同成型。
29.因此在事故的情况中可使力吸收和能量消除独立于作用方向来调整并且因此特别有利地最佳化。
30.在本发明的方法的此外优选的设计方案中设置成，另外的层包括钢板并且由天然材料构成的层包括木板片(holzfurnier)。
31.钢板优选地较薄地来实施，其中，本领域技术人员可在充分利用由天然材料构成的层的负荷能力的情况下自主确定板厚的下限。木板片可特别有利地来使用并且简单地来加工。优选地将粘合剂涂覆在层之间，随后挤压和硬化或还部分地硬化(以在后置加工步骤中的再硬化(nachhaerten))。接着优选地进行复合物的成型。
32.本发明的第二方面涉及一种用于车辆的结构元件，其包括：由天然材料构成的层，其布置在另外的层之间并且与它们接合成复合物。
33.根据本发明设置成，复合物成型成使得成型的复合物至少逐段地具有螺旋状的横截面。
34.根据本发明的结构元件尤其可以是以根据本发明的方法根据前述说明可制造的结构元件。上面的说明因此也相应地适用于根据本发明的结构元件。
35.在本发明的结构元件的优选的设计方案中设置成，另外的层包括金属材料。
36.在本发明的结构元件的此外优选的设计方案中设置成，成型的复合物与形成结构元件的外表面的结构件结合。
37.在本发明的结构元件的此外优选的设计方案中设置成，成型的复合物的螺旋状的横截面至少逐段地变形。
38.在本发明的结构元件的此外优选的设计方案中设置成，结构元件包括门槛、柱或用于车辆的其他承载性结构。
39.本发明的第三方面涉及一种车辆，其包括根据前述说明的根据本发明的结构元件或包括以根据本发明的方法根据前述说明来制造的结构元件。
40.车辆优选地可以是机动车。
41.只要未单独另外实施，本发明的不同的在该申请中所提到的实施形式可有利地相互结合。
附图说明
42.接下来根据所属的附图以实施例来阐述本发明。其中：图1示出了根据本发明的方法的流程，图2以横剖视图示出了根据本发明的结构元件，图3示出了另外的根据本发明的结构元件；以及图4示出了根据本发明的车辆。
具体实施方式
43.图1示出了用于制造用于车辆12(参照图4)的结构元件10的根据本发明的方法的流程。
44.在图1中所示的方法以此开始，即将由天然材料构成的层14引入在该实施形式中两个另外的层16(其在该实施形式中由金属材料构成)之间。由天然材料构成的层14当前是木板片18。另外的层16当前是较薄的钢板20。木板片18和钢板20作为无端材料被储存(这在此未示出)并且在连续的过程中来提供。在图1中这相应于所示的坐标系在y方向上进行。
45.为了将木板片18引入钢板20之间，设置有轧制设备22。在将木板片18引入钢板20之前使其在两侧以粘合剂24覆层。在方法的该步骤中粘合剂24还未硬化。
46.在通过轧制设备22之后进行钢板20与木板片18接合成复合物26。为了该目的，钢板20和木板片18通过必要时调温的挤压工具28。在挤压工具28中进行将层14,16挤压至复合物26和粘合剂24的硬化。
47.在复合物26在y方向上离开挤压工具28之后，利用分离工具30进行复合物26的分离。该分离适宜地在复合物26的接下来所说明的成型步骤之后才进行。关于分离还应注意的是该过程为了该目的还可近似连续地来设计。
48.所提到的成型步骤当前借助于滚压成型设备32进行。复合物26在y方向上进入滚压成型设备32中并且然后当前逆时针方向围绕其纵轴线l被卷起。纵轴线l当前平行于所示的坐标系的轴线x取向。
49.在该成型步骤中制造成型的复合物34，其具有螺旋状的横截面36。
50.在图2中以横剖视图示出了根据本发明的结构元件10。
51.在图2的下部中首先示出了在其根据本发明的制造方法结束之后根据本发明的结构元件10。在图2中所包含的坐标系与图1中的一致。
52.在图2的上部中示出了结构元件10的另外的实施形式，其中，将成型的复合物34与另外的结构件38结合。如在图2的上部中所示，成型的复合物34夹层式地置入结构件38之间。在此，结构件38形成结构元件10的外表面40。
53.在末端区域42(示例性地示出在右边的末端区域42中)中可使成型的复合物34(当前示例性地连同另外的结构件38)经受另外的成型步骤。螺旋状的横截面36在此在末端区域42中被压平并且成为接口44的一部分用于结构元件10到周围系统处的装配和力导出。
54.该另外的成型步骤当前横向于纵轴线l并且沿着整个纵轴线l进行。
55.在末端区域42中结构件38优选地可相互连接。
56.图3示出了另外的根据本发明的结构元件10。在左上方以等距视图示出了结构元件10并且在右下方以剖视图a
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a示出了所标记的剖切进程(schnittverlauf)。
57.结构元件10是门槛46，纯示例性地用于在图4中所示的车辆12。在剖视图中详细示出了门槛46的内部构造。可识别出门槛46包括由金属构成的另外的结构件38。其形成门槛46的外表面40。
58.成型的复合物34处于内部地或背对外表面40地布置。由天然材料构成的层14和由金属材料构成的另外的层16这里仅简化地示出。可识别出成型的复合物34横向于其纵轴线l变形并且跟随另外的结构件38的形状。在末端区域42中成型的复合物34完全压平并且与结构件38一起形成至车辆12的机械接口44。如果现在从外部这里作用有例如由事故引起的
力f，则所引入的能量通过成型的复合物34很大一部分被转化成变形功(deformationsarbeit)并且其余经由接口44被导出到车辆12中。
59.图4最后示出了根据本发明的车辆12，其示例性地是机动车48。
60.如已提到的那样，根据本发明的结构元件10在机动车48中用作门槛46。但是此外还可将其用于其他承载性结构、例如还用于b柱50。
61.附图标记清单10 结构元件12 车辆14 由天然材料构成的层16 另外的层18 木板片20 钢板22 轧制设备24 粘合剂26 复合物28 挤压工具30 分离工具32 滚压成型设备34 成型的复合物36 螺旋状的横截面38 结构件40 外表面42 末端区域44 接口46 门槛48 机动车50 b柱l 纵轴线f 力。

技术特征：
1.一种用于制造用于车辆(12)的结构元件(10)的方法，其包括如下步骤：将由天然材料构成的层(14)引入另外的层(16)之间并且将所述层(14;16)接合成复合物(26)，其特征在于，使所述复合物(26)成型，使得成型的所述复合物(34)至少逐段地具有螺旋状的横截面(36)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，另外的所述层(16)包括金属材料。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将成型的所述复合物(34)与形成所述结构元件(10)的外表面(40)的结构件(38)结合。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使成型的所述复合物(34)经受另外的成型步骤，其中，使所述螺旋状的横截面(36)至少逐段地变形。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，另外的所述层(16)包括钢板(20)并且由天然材料构成的所述层(14)包括木板片(18)。6.一种用于车辆(12)的结构元件(10)，其包括：由天然材料构成的层(14)，其布置在另外的层(16)之间并且与所述层接合成复合物(26)，其特征在于，所述复合物(26)成型成使得成型的所述复合物(34)至少逐段地具有螺旋状的横截面(36)。7.根据权利要求6所述的结构元件(10)，其特征在于，另外的所述层(16)包括金属材料。8.根据权利要求6或7所述的结构元件(10)，其特征在于，成型的所述复合物(34)与形成所述结构元件(10)的外表面(40)的结构件(38)结合。9.根据权利要求6至8所述的结构元件(10)，其特征在于，成型的所述复合物(34)的螺旋状的横截面(36)至少逐段地变形。10.一种车辆(12)，其包括根据权利要求6至9中任一项所述的或以根据权利要求1至5中任一项所述的方法来制造的结构元件(10)。
技术总结
本发明涉及一种用于车辆(12)的结构元件(10)。设置成，结构元件(10)具有雪茄形状，在其中将包括由天然材料构成的层(14)与作为覆盖层由金属材料构成的另外的层(16)的复合物(26)例如围绕纵轴线(L)卷起，从而得到螺旋状的横截面(36)。的横截面(36)。的横截面(36)。


技术研发人员：R
受保护的技术使用者：大众汽车股份公司
技术研发日：2019.11.25
技术公布日：2021/6/29