CN104918844B - 顶盖框架以及制造顶盖框架的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于机动车的顶盖框架(1)，其特征在于，所述顶盖框架(1)的至少一个分元件由轻金属坯件体积成型、优选锻造而成。

Description

顶盖框架以及制造顶盖框架的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的顶盖框架以及一种根据权利要求7前序部分所述的用于制造顶盖框架的方法。

背景技术

顶盖框架及其制造方法是已知的。DE 10 2008 010 834 A1提出过一种顶盖框架，其包括罩形轮廓状的板状型材，由轻质结构材料(例如纤维增强的塑料)构成的加固结构部件容纳在该板状型材中。由于对强度和刚性要求较高，通常选择这种具有由不同材料构成的混合结构形式的顶盖框架。在此产生了关键的接合连接。如果在可打开的顶盖中设置顶盖框架，那么由于热膨胀系数不同，尤其在外部温度特别高或特别低时，在打开或关闭顶盖时会产生问题。通常需要额外的增强元件，因为顶盖框架结构自身还不够牢固。因此总的说来，产生了相对复杂、沉重的结构，其由于需要各种接合技术而很难集成在一个整体的白车身设计中。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种顶盖框架及其制造方法，该顶盖框架能够持久地承受高的机械应力，同时相对轻便，并且能够简便地插入机动车的白车身设计中。

本发明用以达成上述目的的解决方案为提供一种具有权利要求1的特征的顶盖框架。

用于汽车的顶盖框架的特征在于，顶盖框架的至少一个分元件由轻金属坯件体积成型、优选锻造而成。在此通过选择轻金属坯件作为顶盖框架的至少一个分元件的原始材料，已经考虑了该轻质结构理念。此外，体积成型的部件以及尤其锻造的构件比铸造构件或板材构件具有更高的负荷能力。其原因基本上在于，在体积成型时，尤其在锻造时，能够适当地构造或影响构件中的纤维走向，其中使纤维尤其集中到能够因此承受特别高机械负荷的区域中。尤其在壁厚更大的位置上，体积成型的、尤其锻造的构件比铸造构件更有利，因为随着壁厚的增大，铸造构件中夹杂缩孔的可能性上升。相反，在体积成型时、尤其在锻造时产生了非常均质的、高度压缩的、无缺陷和缩孔的内部结构，因此该构件获得了高的机械强度。

由于该高的机械负荷能力，与铸造构件、当然也与深冲的构件或板材构件相比，可以降低体积成型的、优选锻造的构件的壁厚，因此体积成型的或锻造的构件具有比铸造构件或由同样材料构成的板材构件更薄的壁厚且因此更小的重量。这也考虑了轻质结构理念。

由于能够在体积成型时、尤其在锻造时以适当的方式设计构件中的纤维走向，所以能够将构件构造得符合负荷要求且具有非连续的横截面走向。在此，机械负荷更低的区域能够构造得比机械负荷更高的区域的壁更薄，其中由于合适设置的纤维走向，尤其由于纤维束集在机械负荷高的区域中，它的壁厚能够构造得比类似的铸造构件或板材构件更薄。除了降低构件重量以外，还能够缩紧构件形状，从而在机动车白车身中提供额外的结构空间。这还能够从设计角度创造出新的形状。

由于体积成型的、优选锻造的分元件的高的机械强度，不需要额外的加强元件，这大大地降低了零件种类，并且能够就方法而言以经济的方式取消接合操作。此外，体积成型的、优选锻造的构件能够利用所有接合技术无需附加费用地连接在汽车白车身结构的相邻构件上，其中该构件尤其能够被焊接到相邻的车身或白车身部件上。

顶盖框架的该至少一个体积成型的或锻造的分元件优选具有额外的功能，例如具有在锻造或体积成型时设置在分元件上的接合区域的功能，该接合区域尤其在该分元件上成型出来。由于所述功能集成，所以不必要设置额外的、具有相应功能的构件，因为它们已经一件式地设在顶盖框架的至少一个体积成型的、优选锻造的分元件上。由此也产生了在重量和成本方面的潜力。

优选的顶盖框架所具有的特征是，轻金属坯件包括轻金属或轻金属合金。该坯件尤其可以包括铝或镁或铝合金或镁合金。优选的是，该轻金属坯件由上述材料所构成。轻金属坯件尤其优选包括可锻合金，该可锻合金具有铝和/或镁，其中该轻金属坯件尤其优选由可锻合金所构成。

顶盖框架通过以下方式获得高的机械负荷能力，即至少一个分元件由轻金属坯件体积成型、优选锻造而成，该高的机械负荷能力使得能够至少在最大程度上、优选完全避免附加材料，尤其是避免混合结构形式的实施方案，因此能够统一在相邻构件上使用热膨胀一致、腐蚀特性一致的材料，而不会有特性跳跃。至少该体积成型的、优选锻造的分元件能够最优地针对事故情况时的负载进行设计。

优选的顶盖框架具有的特征是，它包括至少两个彼此接合的、优选相互焊接的分元件。在此可能的是，顶盖框架的至少一个分元件不由轻金属坯件体积成型或锻造而成。至少一个分元件也可以具有与至少另一分元件不同的材料。当然，材料相同的分元件可以特别简单地相互接合，尤其是焊接。

特别优选的顶盖框架具有的特征是，顶盖框架的所有分元件都是体积成型、尤其锻造而成。所有分元件优选均由轻金属坯件体积成型、尤其锻造而成。因此通过体积成型、尤其是锻造实现了在整个顶盖框架方面的制造优点，其中所述顶盖框架构造得尤其轻并且同时具有高强度和高机械负荷能力。

备选的是，优选具有如下特征的顶盖框架，即整个顶盖框架一件式地制造为由轻金属坯件构成的体积成型的部件、优选是锻造件。在此，借助体积成型、优选是借助于锻造，以尤其突出的方式在整个顶盖框架方面实现了顶盖框架的制造优点。此外还省略了许多接合操作，因为顶盖框架是一件式地体积成型或锻造而成。在此它在壁厚减小、构件形状缩紧的更轻设计的同时，还在整体上具有非常高的强度。尤其优选沿着整个顶盖框架间断地形成横截面走向，其中机械负荷高的区域中的顶盖框架具有比机械负荷低的区域更大的横截面。在此这样调节顶盖框架中的纤维走向，即这些纤维在机械负荷高的区域中束集起来，因此尽管壁厚比铸造或板材框架更薄并且结构相应更轻，该顶盖框架仍然具有非常高的、尤其同样高的甚至更高的机械负荷能力。同时，顶盖框架整体上具有高度压缩的、均质的内部结构，并且没有缺陷和缩孔。

最后还优选的顶盖框架具有的特征是，设有至少一个锻入或重新锻造的加固附件。在此，概念“锻入”在此尤其指，加固附件完全借助已锻造的分元件或已整体上锻造的顶盖框架的材料进行重新锻造，而概念“重新锻造”指，加固附件只是局部地借助已锻造的分元件或已整体上锻造的顶盖框架进行重新锻造。该加固附件包括优选纤维增强的塑料或高强度的钢元件。它尤其优选由这种物质所构成。该纤维增强的塑料尤其可以包括玻璃、芳香尼龙、玄武岩或隔热碳纤维。

在优选的实施例中，该加固附件构成为型材部件。在此，该型材使得能够实现加固附件的尤其稳定且牢固地锻入或重新锻造。

本发明用以达成上述目的的另一解决方案是提供一种具有权利要求7的特征的方法。所述用来制造根据上述实施例中任一项所述的顶盖框架的方法的特征在于，顶盖框架的至少一个分元件通过体积成型、优选通过锻造由轻金属坯件制造。在此实现了与顶盖框架有关的所述优点。

优选应用轻金属坯件，该轻金属坯件包括轻金属或轻金属合金，尤其是铝或铝合金，或者镁或镁合金，优选由上述材料中的一种材料所构成。该坯料尤其优选包括轻金属可锻合金，其中该坯料优选由这种轻金属可锻合金所构成。

顶盖框架的至少一个分元件优选通过组合锻造方式制成。这是指，工作温度在成型时优选高于所加工的材料的再结晶温度，随后还低于该温度。可展现出相对紧凑的尺寸公差。

备选地，顶盖框架的至少一个分元件优选通过热锻造方式制成。这是指，工作温度在成型时优选高于材料的再结晶温度。在此有利的是，需要相对较低的变形力。但是，尺寸公差没有组合锻造方式时那么紧凑。

顶盖框架的至少一个分元件优选至少局部地经历热处理(例如淬火)，以便以期望的方式调节分元件亦或整个顶盖框架的机械性能。尤其是可以通过适当的且可参数化的热处理来调节分元件亦或整个顶盖框架的特征曲线。因此尤其能够实现内部结构变化，该内部结构变化会影响机械性能，因此借助热处理能够影响机械性能。

该方法的特征在于，整个顶盖框架由轻金属坯件体积成型、优选锻造而成，这种方法是优选的。备选地，该顶盖框架优选由至少两个分元件接合而成。在此，至少一个分元件优选由轻金属坯件体积成型或锻造而成。优选的是，顶盖框架的所有分元件均由轻金属坯件体积成型、优选锻造而成。这些分元件能够压紧配合、形状配合和/或材料接合地相互连接，尤其相互拧紧、铆接、混合变形地、粘贴、钎焊、咬合在一起或以其它适合的方式接合在一起。当然，这些分元件尤其优选相互焊接在一起。由于这些分元件中的至少一个、优选所有分元件均由轻金属坯件体积成型、优选锻造而成，所以能够直接应用所有常见的接合方法将这些分元件相互连接起来。

还优选的方法具有的特征是，至少在顶盖框架的体积成型的、优选锻造的分元件上附接成型或成型出、优选锻接或锻造出至少一个加强肋。概念“附接成型”或“锻接”在此指，在锻造时，有一个单独的元件与所述由坯件构成的分元件(必要时与整个顶盖框架)以材料锁合、形状配合或力配合的方式相连。在这种情况下，这两个元件之间的接合连接在体积成型或锻造时产生。相反，概念“成型出”或“锻造出”是指，加强肋的轮廓连同加强肋自身都是由轻金属坯件的材料在体积成型或锻造时通过变形形成或制成。不管怎样，以这种方式都能以简单的方式无需额外的方法步骤至少在顶盖框架的分元件上(优选在整个顶盖框架上)符合要求地展现出局部的加强肋。

最后还优选的方法所具有的特征是，至少在顶盖框架的经锻造的分元件中、优选在整个整体锻造的顶盖框架中至少局部地锻入至少一个加固附件。局部的锻入在此指，加固附件在至少一个区域中用分元件或顶盖框架的材料重新锻造。备选地还可能的是，加固附件完全借助该分元件或顶盖框架的材料来重新锻造。作为附件，优选使用这样的构件，即它包括更高强度/高强度的钢制附件和/或纤维增强的塑料，优选由纤维增强的塑料所构成。在此优选应用玻璃纤维、芳香尼龙纤维、玄武岩纤维或碳纤维作为用于塑料的增强纤维。

由与轻金属坯件的材料不同的材料构成的元件的锻入或重新锻造尤其指，优选应用混合锻造方法，其中在锻造时将不同的元件或构件相互连接或接合。在此可能的是，这些构件压紧配合、材料锁合和/或形状配合地彼此连接。

附图说明

下面参照附图对本发明进行详细阐述。其中，唯一的附图示出了顶盖框架的实施例的示意图。

具体实施方式

该唯一的附图示出了顶盖框架1的示意性示出的实施例，顶盖框架在此整体上一件式地由轻金属坯件锻造而成。在此可能的是，顶盖框架1作为单罩或双罩的、体积成型的或锻造的轻质金属构件由可锻合金制成。

该在附图中示出的一件式锻造而成的顶盖框架1被设计为滑动顶盖框架，尤其是用于未示出的全景窗户的模块。它具有引导轨3、3'，它们设置用来引导用于滑动顶盖的移动机械装置。在此可以将引导轨3、3'锻接至顶盖框架1上或在该顶盖框架上锻造出来。在此还可以将引导轨3以适当的方式与顶盖框架1接合在一起，优选与该顶盖框架焊接在一起。

设置有加固元件5、5'，它们可以被设计为加固附件。

加固元件5、5'能够作为单独的元件与顶盖框架1接合在一起，尤其与顶盖框架焊接、拧紧、钎焊、铆接、粘贴、咬合在一起或以其它方式连接在一起。

备选地优选规定，加固元件5、5至少局部地锻接在顶盖框架1上或借助顶盖框架1的材料重新锻造。还可以将至少一个加固元件5、5锻压到顶盖框架1中。这些加固元件5、5'具有优选纤维增强的塑料，所述塑料优选出于腐蚀原因相对于轻金属隔离开来。

总的说来，顶盖框架1或其制造方法是一种简单且成本低廉的方案，无需牺牲机械负荷能力就能实现轻质结构，其中能够节省时间且节省成本地以简单的方式借助常见的接合方法将顶盖框架1连接到机动车白车身结构上。

Claims (16)

1.一种用于机动车的顶盖框架(1)，其特征在于，所述顶盖框架(1)的至少一个分元件由轻金属坯件锻造而成，

其中，所述顶盖框架的横截面是不连续的，并且所述顶盖框架在机械负荷较高的区域具有比在机械负荷较低的区域更大的横截面，

其中，顶盖框架中的纤维走向被这样调节，即，所述纤维束集在所述机械负荷较高的区域中，以及

其中，顶盖框架设有至少一个锻入或重新锻造的加固附件。

2.根据权利要求1所述的顶盖框架(1)，其特征在于，所述轻金属坯件包含轻金属或轻金属合金。

3.根据权利要求1所述的顶盖框架(1)，其特征在于，所述轻金属坯件由轻金属或轻金属合金构成。

4.根据权利要求1所述的顶盖框架(1)，其特征在于，所述顶盖框架(1)包含至少两个彼此接合的分元件。

5.根据权利要求1所述的顶盖框架(1)，其特征在于，所述顶盖框架(1)包含至少两个相互焊接的分元件。

6.根据权利要求4或5所述的顶盖框架(1)，其特征在于，所述顶盖框架(1)的所有分元件均由轻金属坯件锻造而成。

7.根据权利要求1或2所述的顶盖框架(1)，其特征在于，整个顶盖框架(1)一件式地作为锻造件由轻金属坯件制成。

8.根据权利要求1或2所述的顶盖框架(1)，其特征在于，所述加固附件包含纤维增强的塑料。

9.根据权利要求1或2所述的顶盖框架(1)，其特征在于，所述加固附件由纤维增强的塑料所构成。

10.根据权利要求1或2所述的顶盖框架(1)，其特征在于，所述加固附件被设计为型材部件。

11.一种用于制造根据权利要求1至10中任一项所述的顶盖框架(1)的方法，其特征在于，用轻金属坯件通过锻造来制造所述顶盖框架(1)的至少一个分元件，以及，锻入或重新锻造至少一个加固附件。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，整个顶盖框架(1)由轻金属坯件锻造而成，或者，所述顶盖框架(1)由至少两个锻造的分元件接合而成。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将所述分元件彼此焊接在一起。

14.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，至少在所述顶盖框架(1)的锻造的分元件上附接成型或成型出至少一个加强肋。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，至少在所述顶盖框架(1)的锻造的分元件上锻接或锻造出至少一个加强肋。

16.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，至少在所述顶盖框架(1)的锻造的分元件中至少局部地锻入至少一个加固附件。