橫梁結構及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種橫梁結構、尤其是用于機動車的橫梁結構，以及一種用于制造該橫梁結構的方法。
【背景技術】
[0002]車輛駕駛艙中的橫梁通常由鋼制成。在此，橫梁用于穩定駕駛艙以及用于與轉向柱、氣囊和儀表板的連接。為此，要使用不同的安裝元件、適配件和模塊構件，它們都固定在橫梁上。還有劃分為駕駛員模塊、中間模塊、副駕駛模塊的模塊化結構的駕駛艙區域，這些模塊可以以借助不同的連接元件固定到橫梁上。例如可以使用螺栓來將這種類型的支承裝置固定在橫梁上。此外，在由鋼制成的橫梁中，可以對這樣的連接結構直接進行焊接。
[0003]德國專利文獻DE 10 2006 040 624 Al將實現一種用于機動車的橫梁結構作為其任務，所述橫梁結構具有可以高度靈活地進行設計和使用的模塊構件。該橫梁結構包括優選為鋼制成的橫梁，但也提及了由纖維增強塑料制成的管。在所述橫梁上安裝有至少一個高度集成化的模塊構件，該模塊構件將構件(例如供暖系統和空調系統)連接到該橫梁上。所述模塊構件在部分區域內具有用于所述橫梁的、與該橫梁的外部輪廓相對應的容納部，該容納部在所述高度一體化的模塊構件與該橫梁之間形成接觸區域。可以構成為鑄件、注塑件或沖彎件的模塊構件借助至少一個沿所述橫梁的周長至少局部地包圍該橫梁的固定元件可松脫地安裝在該橫梁上，該固定元件可以是對接板、線束扎帶、金屬卡箍、軟管箍或至少一個第二模塊構件。
【發明內容】
[0004]由現有技術出發，本發明的任務在于，提供一種在輕量化構造和功能集成方面有改善的橫梁結構以及一種適合用于制造所述橫梁結構的有利的、經簡化的方法，該橫梁結構具有經改善的結構特性。
[0005]所述任務通過具有權利要求1所述特征的方法以及通過具有權利要求8所述特征的橫梁結構來解決。
[0006]所述方法和所述橫梁結構的改進方案在相應的從屬權利要求中描述。
[0007]在用于由橫梁和至少一個可松脫地與該橫梁連接的連接結構來制造用于機動車的橫梁結構的所述方法的第一實施形式中，所述連接結構用于橫梁上待連接的構件，該方法包括以下步驟:
[0008]準備好由熱塑性FVK-管制成的橫梁；
[0009]-在用于所述連接結構的至少一個接合位置上加熱FVK-管并且將FVK-管與設置在所述接合位置上的連接結構一起插入到注塑模具中；
[0010]-在FVK-管的內部施加支撐壓力；
[0011]-對FVK-管與所述連接結構進行壓合；
[0012]-以塑料結構注塑包封所述接合位置。
[0013]由此，以較少的且可低成本實施的步驟制造了輕量化構造的橫梁結構。
[0014]在所述方法的改進方案中，熱塑性FVK-管借助編織拉擠成型(Flechtpultrus1n)或纏繞技術進行制造；
[0015]一件式地或由多個管部段制成，其中，由多個管部段構成的熱塑性FVK-管的準備包括:在具有或不具有間隔件和/或有機片部段的情況下通過焊接將所述管部段接合到橫梁；
[0016]以恒定的或變化的直徑/壁厚進行制造，其中，制造過程中以纏繞技術或者通過以纖維-基質塑料-材料對已完成的管進行的纏繞或通過有機片部段的焊接來實現所述變化的壁厚。
[0017]此外，在壓合FVK-管的過程中至少在所述接合位置上形成其輪廓。
[0018]所注塑出的塑料結構可以是有利地增強的肋片結構并且由纖維增強的、尤其是短纖維增強的、熱塑性的塑料構成，優選為聚酰胺(PA)或聚鄰苯二甲酰胺(PPA)。
[0019]在備選的實施形式中，所述連接結構還可以是用于橫梁與KFZ-車身的連接位置的載荷引入元件(如A-柱)，其中所述載荷引入元件可以是套管、優選為自沖孔的套管、插入件和/或錐形元件組。在此情況下，在壓合之前將所述插入件引入到橫梁的端部中，所述套管和錐形元件分別在壓合之后裝入。
[0020]所述連接結構還可以是氣囊保持件、轉向架和/或管道支撐件。
[0021]所述連接結構可以至少部分地由熱塑性塑料、優選纖維增強的熱塑性塑料制成，尤其優選由有機片制成。那么所述制造就包括下述步驟，即在插入到注塑模具中之前在至少一個與橫梁的接合位置上對所述連接結構進行加熱。
[0022]也可以使用CFK-管來制造所述橫梁。那么，所述方法就包括以下步驟:
[0023]-至少沿著CFK-管與金屬構件之間的接觸面生成防腐蝕層，所述金屬構件出自包括連接結構、插入件、螺栓、套管的組，其中，所述防腐蝕層的生成包括將由熱塑性塑料、優選非碳纖維增強的熱塑性塑料，尤其優選由玻璃纖維增強的熱塑性塑料構成的層沿著所述接觸面施加到CFK-管上；和/或為所述金屬構件上涂層。
[0024]根據本發明的橫梁結構的實施方式提出，該橫梁由熱塑性FVK-管構成并且與所述連接結構進行壓合，該橫梁結構由所述橫梁和至少一個可松脫地與該橫梁連接的、用于可安放在橫梁上的構件的連接結構組成，該橫梁結構可以通過上述方法來制造，其中，所述橫梁和所述連接結構至少材料接合地通過FVK-管的熱塑性基質進行連接并且以塑料結構注塑包封。
【附圖說明】
[0025]所述的和進一步的優點參照附圖通過下文說明加以闡述。說明中對附圖的參照用來輔助說明和便于對對象加以理解。基本上相同或相似的對象或對象的部件可以設置以相同的附圖標記。這些附圖僅是本發明的實施形式的示意圖。其中:
[0026]圖1示出了局部借助經焊接的有機片得到增強的FVK-管的示意性縱剖視圖(由于關于縱軸旋轉對稱故僅示出了管的一半)；
[0027]圖2示出了直接焊接的FVK-管的示意性側剖視圖；
[0028]圖3示出了借助FKV-墊片進行連接的兩個FVK-管的示意性側剖視圖；
[0029]圖4示出了借助有機片連接件進行連接的兩個FVK-管的示意性側剖視圖；
[0030]圖5示出了具有連接元件的橫梁的駕駛員側部件的透視圖；
[0031]圖6示出了圖5所示橫梁/A-柱連接位置的細節剖視圖；
[0032]圖7示出了與圖6中A-A相對應的橫剖視圖；
[0033]圖8示出了圖7所示連接位置的細節剖視圖；
[0034]圖9示出了粘合或壓合的橫梁/A-柱連接的側剖視圖；
[0035]圖10示出了與圖9中A-A相對應的橫梁/A-柱連接的橫剖視圖；
[0036]圖11示出了借助經纏繞的插入件的橫梁/A-柱連接的側剖視圖；
[0037]圖12示出了借助有機片插入件的橫梁/A-柱連接的側剖視圖；
[0038]圖13示出了用于將橢圓形的插入件引入到圓形的FVK-管中的透視圖；
[0039]圖14示出了圖13所示的FVK-管在引入插入件之前和之后的橫剖視圖；
[0040]圖15示出了借助塑料插入件的橫梁/A-柱連接的側剖視圖；
[0041]圖16示出了與圖15中A-A相對應的橫剖視圖；
[0042]圖17示出了沒有插入件情況下的橫梁/A-柱連接的側剖視圖；
[0043]圖18示出了在沒有具有墊片的塑料插入件情況下的橫梁/A-柱連接的側剖視圖；
[0044]圖19示出了借助自沖孔卷邊套管的橫梁/A-柱連接的側剖視圖；
[0045]圖20示出了借助錐形元件的橫梁/A-柱連接的側剖視圖；
[0046]圖21示出了橫梁/轉向架連接的透視細節示圖；
[0047]圖22示出了用于通過加熱、閉合力接合及注塑包封將由有機片制成的轉向架連接到由FVK-管制成的橫梁上的示意圖；
[0048]圖23在透視圖中示出了用于提高剛性而局部填充泡沫的FVK-管的示意圖；
[0049]圖24示出了用于氣囊保持件的連接元件的不同視圖；
[0050]圖25示出了注塑模具在注塑包封過程中的側剖面圖；
[0051]圖26示出了安裝在橫梁-FVK-管上的管道支撐件的側視圖；
[0052]圖27示出了沒有FVK-管情況下管道支撐件沿圖26中所示A-A的剖視圖；
[0053]圖28示出了在橫梁上通過編織工藝連接管道支撐件的示意性側視圖；
[0054]圖29示出了在橫梁上通過連接件連接管道支撐件的透視細節示圖；
[0055]圖30示出了借助套管和墊片的橫梁/A-柱連接的側剖面圖。
【具體實施方式】
[005