專利名稱：機動車的構件或底盤件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種機動車的構件或底盤件，其中，該構件或底盤件由具有外金屬層、中間塑料層或塑料泡沫層和外纖維加強塑料層的復合材料構成。
背景技術：
機動車必須持續滿足新的要求。因而存在這樣一個總要求，在安全性能保持不變的前提下降低機動車的重量。安全性要求通過構件或底盤件得以確保。作為本發明的意義上的構件，例如為底部件、底板、底板總成、門框支架、頂部加強件、窗框加強件、保險杠緩沖器、B柱加強件及B柱、設備板狀支撐件、電池外殼、油箱、水箱、備胎槽等。所述的構件是常見的，即，它不是機動車可視外皮的部分，并首先由于它的承載功能用于接納和/或傳導作用于機動車上的力。在本發明的意義上，例如，底盤的橫梁、副車架、拉桿、擺動軸承、穩定器、發動機橫梁、復合拉桿軸、輪引導模塊以及輪圈的輪盤都是底盤件。底盤件是這樣的部件，該部件與底盤或機動車的行駛性能以及機動車的安全性能具有功能性關聯。在迄今所使用的用于的機動車構件和底盤件的材料中，由單一材料構成的構件或底盤件到了重量降低的極限。由文獻DE10221582B4已知，對于機動車，復合材料用于外皮部件、特別是車頂。該復合材料由金屬層以及第三層構成，金屬層具有由熱塑性塑料構成的置于金屬層之下的塑料層，第三層由纖維加強塑料構成。另外，由文獻DE102009006130A1已知一種機動車的平板部件，該平板部件由具有至少三個不同的材料層的復合部件構成,具體為，由金屬構成的載體層、由合成橡膠構成的粘附中介層和由碳纖維或碳混合纖維加強塑料構成的覆蓋層。由現有技術(DE3818479A1)已知一種用于機動車外部件的復合材料，該復合材料由金屬層、粘附中介層和聚丙烯層構成。最后，由文獻DE102007009928A1已知一種用于汽車制造的復合部件，該復合部件同樣由金屬塑料復合體構成，該復合體具有金屬組分和玻璃纖維加強的塑料組分，其中，在兩個組分之間設有粘附層。
發明內容
由此出發，本發明的目的在于提供一種構件或底盤件，其實現了進一步的重量節省，而不會弱化負載接納能力。關于機動車構件或底盤件的上述目的由此實現，S卩，中間塑料層的厚度為至少
0.2mm。對于根據本發明的機動車的構件或底盤件，金屬層不用于負載接納。根據本發明的構件或底盤件的負載接納能力通過纖維加強塑料層來提供。熱塑性的和熱固性的復合材料的中間塑料層或塑料泡沫層實現了，纖維加強的、外部的熱塑性或熱固性塑料層的纖維結構不會出現壓痕。此外，局部的壓力峰值(例如由塌方引起的)在纖維加強塑料層方向上得到緩沖，從而使硬而脆的纖維加強塑料不會撕裂。復合材料的外金屬層一方面用于保護熱塑性或熱固性中間層，例如免受濕氣，另一方面作為外皮以及作為構件或底盤件的可能出現的過載的指示器。例如，金屬層中的裂縫或隆起顯示發生過載。本發明的構件或底盤件全部使用復合材料實現了持續的、顯著的機動車重量降低。此外構件或底盤件的構造實現了在機動車中持久的使用，而不會出現性能損失，這是因為，敏感的、纖維加強塑料層通過其它層得到保護。根據構件或底盤件的第一設計方案，纖維加強的、熱塑性的或熱固性的塑料層具有玻璃纖維和/或碳纖維。玻璃纖維加強塑料層通常比碳纖維加強塑料層更加廉價。然而，在負載容納能力方面，玻璃纖維加強塑料層相對于碳纖維加強塑料層更加受限。然而，玻璃纖維加強塑料層實現了更簡單的制造，例如在噴鑄工藝中。相反，碳纖維加強塑料層具有最小重量下的最大強度，并因而導致構件或底盤件的最小重量。還可以考慮使用其它的纖維類型，例如聚酰胺、聚乙烯、玄武巖、硼。金屬纖維，特別是鋼纖維同樣用于加強外部塑料層，并具有這樣的優勢，即，外部塑料層是導電的并可以和其它部件焊接在一起。為了改善纖維加強塑料層表面的粘附性和油漆涂層，優選進行光冠處理或火焰處理。熱塑性塑料包括例如聚烯烴、聚酰胺、聚酯、聚乙烯、聚丙烯或不同塑料的混合物。熱塑性塑料層優選基于聚酰胺和/或聚乙烯。兩種熱塑性塑料一方面可以很好地進行處理，另一方面，在熱狀態下在變形性能方面具有有利的性能。聚酰胺相對于聚乙烯基本上是溫度穩定的并可以用于高溫區域。熱固性塑料是溫度穩定的，并可以例如用于這些區域，在該區域，短時地出現更高溫度。為在最小重量下實現所要求的強度，根據構件或底盤件的另一設計方案，纖維加強塑料的厚度為0.2mm至1.0mm,優選最大0.8mm。根據構件或底盤件的另一設計方案設置了，中間熱塑性或熱固性塑料層的厚度最大為3.0mm，優選最大1.0mm。為避免將碳纖維加強塑料層的纖維在對立的金屬層中出現壓痕，并同時保護熱塑性或熱固性塑料層針不受張力峰值影響，中間塑料層為0.2mm。通過使用最厚為1.0mm的中間塑料層，得到了提高的重量和避免纖維在金屬外層出現壓痕之間很好的折中方案。同樣可以考慮使用塑料泡沫層。中間層的厚度可以為0.2_至50_，優選3.0_至30_。中間層厚度的提高可以特別用于絕緣區域。塑料泡沫層相對于全塑料層在同樣厚度下具有減小的重量。如此前所實施的，外金屬層只具有這樣的功能，對由熱塑性塑料和熱固性塑料構成的層提供保護防止發生塌方，并用作指示器，通過形成折疊或裂縫指示可能的過載。為了以盡可能小的重量增加滿足該功能，根據構件或底盤件的設計方案設置了，金屬層的厚度為0.1mm至0.5mm,優選最大0.3_。通過在金屬層的一側或兩側使用防腐蝕保護層,可以成功地防止發生外金屬層的，例如由于天氣影響所導致的腐蝕。根據構件或底盤件的另一設計方案，金屬層由鋼、特別是鍍鋅的鋼構成。鋼不僅廉價，而且提供了必要的成型性能，該成型性能對于制造復雜的構件或底盤件是必要的。當然可以考慮，在構件或底盤件中使用鋁或其它金屬層。為實現制造復雜成型的構件或底盤件，有利的是，構件或底盤件在熱狀態下進行變形。在熱狀態下意味著，特別是熱塑性塑料(其優選在中間或纖維加強塑料層中得到采用)變軟并相應地成為可成型的。在此，將部件加熱至對于塑料所必需的溫度，例如軟化溫度之下。成型在180°C至最高250°C的溫度下進行，其中，必須注意所使用的熱塑性塑料的耐受性或溫度穩定性。優選構件或底盤件是底板、底板總成、電池外殼、油箱、水箱、備胎槽、輪圈的輪盤、隧洞加強件、復合拉桿軸或多拉桿軸或A-、B-或C-柱加強件。也可以考慮，輪圈本身由所述的復合材料構成。對于所有構件或底盤件，復合材料的使用實現了重量的顯著降低，而機動車中的強度性能和使用性能保持不變。構件或底盤件面對不同的負載要求。在過載的情況下(該過載會導致被加載負荷的部件的損傷)，損傷被識別為或證明為金屬層的變形。在板厚度的不均一性下的一定的負載類型的變形，也可以通過塑性成型(例如可以視覺識別)形成。如果識別出損傷，可以更換或替換該部件。
憑借實施例，聯系附圖，進一步闡明本發明。附圖中:圖1以截面圖示出了復合材料的實施例；圖2用立體圖示出了底板形式的機動車的構件的第一實施例；圖3以截面圖示出了電池外殼形式的構件的第二實施例；圖4以截面圖示出了輪圈的輪盤；而圖5a)、b)、c)以立體圖示出了機動車的另一構件或底盤件的實施例。
具體實施例方式圖1首先示出了復合材料1，其用于構件或底盤件。該復合外層包括金屬外層2，該金屬外層優選由厚度為0.1mm至0.5mm的鋼板構成。金屬層2優選由防腐蝕保護的、例如鍍鋅的鋼構成。中間的熱塑性塑料層優選基于聚酰胺或聚乙烯，就是說，該層由特異性的聚酰胺或聚乙烯，或者由包括聚酰胺或聚乙烯的混合物構成。纖維加強的熱塑性塑料層4同樣基于聚乙烯或聚酰胺，并以玻璃纖維和/或碳纖維加強。圖2以立體圖示出了底板5形式的機動車的典型的構件。在示出的底板5的實施例中，外金屬層具有0.4mm的厚度。為了對0.7mm厚的碳纖維加強熱塑性塑料層4提供保護以免發生塌方，在本實施例中，中間熱塑性塑料層具有0.5_的厚度。盡管所示出的底板5有約1.6mm的整體厚度，由于高的塑料份額，相對于傳統底板，實現了底板的重量的顯著降低。該效果對于在圖3中以截面圖不出的電池外殼6同樣有效。由于對于電池外殼6降低的強度要求，復合材料的三個不同的層在此具有0.2_的厚度，從而得出0.6_的總厚度。盡管在該實施例中電池外殼6的厚度極小，電池外殼層6還是具有足夠的強度，在使用時具有必要的剛性和負載接納能力。圖4以橫截面示出了由復合材料制成的輪盤7。鋼層2的厚度為0.3mm并應當對復合材料的內層，特別是纖維加強塑料層提供保護以免發生塌方。中間熱塑性層3的厚度為0.4mm,而纖維加強熱塑性塑料層4的厚度為0.6mm。原則上可以考慮,制造由復合材料構成的輪圈帶7a，該復合材料具有金屬外層、中間熱塑性層和外熱塑性纖維加強塑料層。在這種情況下，纖維加強的熱塑性塑料層指向輪胎內部。圖5以圖5a)、5b)和5c)示出了構件和底盤件的不同的實施例，該構件和底盤件由復合材料構成，該復合材料具有外金屬層、中間熱塑性塑料層以及外纖維加強熱塑性塑料層。圖5a)示出了隧洞加強件8，圖5b)示出了復合拉桿軸9而圖5c)示出了 A柱加強件
10。憑借示出的實施例可以看出，在哪些區域可以使用具有本發明的結構的構件或底盤件，從而實現重量節約的巨大潛能。根據需要，中間熱塑性塑料層可以形成為塑料泡沫層或通過熱固性塑料層/塑料泡沫層來替代。纖維加強塑料層同樣可以基于熱固性塑料而形成。
權利要求
1.一種機動車的構件或底盤件，其中，所述構件或底盤件由具有外金屬層(2)、中間塑料層或塑料泡沫層(3)和外纖維加強塑料層(4)的復合材料(I)構成，其特征在于，所述中間塑料層(3)的厚度為至少0.2_。
2.根據權利要求1所述的構件或底盤件，其特征在于，所述中間塑料層或塑料泡沫層(3)和/或外塑料層(4)由熱塑性塑料和/或熱固性塑料構成。
3.根據權利要求1或2所述的構件或底盤件，其特征在于，所述經纖維加強的塑料層(4)具有用于強化的玻璃纖維和/或碳纖維。
4.根據權利要求1至3的任意一項所述的構件或底盤件，其特征在于，所述熱塑性塑料層(3、4)基于聚酰胺或聚乙烯。
5.根據權利要求1至4的任意一項所述的構件或底盤件，其特征在于，所述纖維加強塑料層(4)的厚度為0.2mm至1.0_。
6.根據權利要求1至5的任意一項所述的構件或底盤件，其特征在于，所述中間塑料層(3)的厚度最大為3.0mm。
7.根據權利要求1至5的任意一項所述的構件或底盤件，其特征在于，所述中間塑料泡沫層的厚度為3.0mm至50mm。
8.根據權利要求1至7的任意一項所述的構件或底盤件，其特征在于，所述金屬層(2)具有0.1mm至0.5mm的厚度，并可選地具有防腐蝕保護層。
9.根據權利要求1至8的任意一項所述的構件或底盤件，其特征在于，所述金屬層(2)由鋼構成。
10.根據權利要求1至8的任意一項所述的構件或底盤件，其特征在于，所述構件或底盤件在熱狀態下進行變形。
11.根據權利要求1至10的任意一項所述的構件或底盤件，其特征在于，所述構件或底盤件是底板(5)、底板總成、電池外殼(6)、油箱、水箱、備胎槽、輪圈的輪盤(7)、隧洞加強件(8 )、復合拉桿軸(9 )或A-、B-或C-柱加強件(IO)0
12.根據權利要求1至11的任意一項所述的構件或底盤件，其特征在于，在發生過載時所述金屬層(2)發生變形。
全文摘要
本發明涉及一種機動車的構件或底盤件，其中，該構件或底盤件由具有外金屬層、中間塑料層或塑料泡沫層和外纖維加強塑料層的復合材料構成。本發明的目的在于，提供一種構件或底盤件，該構件或底盤件實現了重量節約，而在負載接納能力方面沒有使性能惡化，該目的由此實現，即，該中間塑料層的厚度為至少0.2mm。
文檔編號B32B5/02GK103153603SQ201180047016
公開日2013年6月12日 申請日期2011年9月23日 優先權日2010年9月28日
發明者托爾斯滕·吉澤克, 奧利弗·克萊因施密特, 洛塔爾·帕特博格 申請人:蒂森克虜伯鋼鐵歐洲股份公司