由纤维增强热塑性塑料制成的汽车外壳及其制造方法
2020-01-15

由纤维增强热塑性塑料制成的汽车外壳及其制造方法

由纤维增强热塑性塑料制成的汽车外壳包括一个成形的、长纤维增强的、整体加入了连续的纤维束或者纤维带(3)的、配置在一个底座结构里(10)的热塑性基底(2),该底座结构包括一块底板(6)、在一个底座上表面或者水平(N0)里纵向贯通的连续纤维束(3no)和在一个底座下表面或者水平(NU)里纵向布置的连续纤维束(3nu)。底座上表面和下表面通过垂直的壁板(11)相连接。本发明提供了一种制造经济、重量轻、刚性好并且安全可靠的汽车外壳。

发明内容

图1简要表示了按本发明的一种汽车外壳1的构造,它由一种成型的、长纤维加强的热塑性基底2构成,在该基底中整体加入了连续的纤维束或者纤维带3。所整体加入的连续的纤维束构成了一个立体的支承结构4,它包括一个底座结构10。在汽车外壳的中间部位,在一个前轮悬架8和一个后轮悬架9之间,在一个底座上表面里或者水平NO里整体加入了通长的、高强度的、纵向布置的连续的纤维束3no,同时在轴线平面5之下的底座下表面里或者水平NU里整体加入了纵向布置的连续的纤维束3nu。底座下表面和上表面通过基本上垂直的传递剪切力的壁板11相互连接起来,而且底座结构10与前轮悬架8和后轮悬架9相连接。为了得到一种特别稳定的和刚性的汽车外壳,在底座上表面和底座下表面NO,NU之间的比较大的高度间距h1在中间部位处至少达到15cm。根据车辆的种类和结构的不同,包括一个框架构造30,高度间距h1也可达到20-30cm。由于高强度连续纤维束在这二个不同的具有相对较大的间距h1的底座表面或者水平NO,NU之间的这种布置,因而实现了较大的稳定性、刚性,同时也使汽车自重的力矩吸收较好。因而也阻止了长时蠕变。这从原理上用重力K1与间距L1和在水平NO,NU的连续纤维束里的反力K2与间距h1来说明。(力矩平衡:K1·L1=K2·h1)

通过形成一个支承结构的、整体加入的与长纤维物质一起挤压的连续纤维束并通过该连续纤维束在一个底部结构里的几何布置,即在具有较大间距并有垂直连接壁板的两个水平上的布置,形成一种可以快速、简单且经济制造的轻的汽车外壳,该外壳尤其具有良好的机械性能。

以下根据实施例和附图对本发明做进一步说明。图示为:图1:按本发明的汽车外壳的结构简图,其在一个底部上表面和一个底部下表面里整体加入了连续纤维束或连续纤维带;图2:通过底部结构的一个横断面;图3:一种具有箱形纵向件和对角的连续纤维束的底部结构;图4:具有二个侧置的箱形纵向件的底部结构;图5:具有箱形的纵向和横向件的底部结构;图6:由两个半壳体构成的双底座结构;图7:具有底座结构和框架构造的一种汽车外壳的例子:图8a,b:半敞开的和封闭的支承梁型材;图9a,b:具有传递力的连接件的一个汽车外壳的二个组装零件;

由于采用纤维增强塑料,与以往的金属汽车外壳相比可以实现显著的优点,例如抗腐蚀性、减少噪音和降低重量,因而人们一直尝试提出一种可以由纤维增强塑料以经济的批量生产方法制造的承重的汽车外壳。但这至今为止还没有实现,这是由于汽车外壳的结构和制造太复杂费事,并因而太昂贵也太花费时间,或者也由于简单的制造方法,例如短纤维增强的注射成型,远不能得到所要求的高的机械性能。因而对于赛车和样品车来说,例如用热固性的碳纤维合成材料通过压热技术制造车身承载式外壳结构的汽车外壳,基本上是一种最昂贵的单件生产方法。另一方面,例如由WO 97/14602已知一种塑料车身,这种车身由四部分壳体件组装而成,它们通过短纤维增强的注射成型制成。但是用这种构造形式也不能形成承重的汽车外壳,这是因为其远远达不到必需的机械强度和抗猛烈冲撞的要求,因此这里必须使用一种承重的、稳定的钢框架作为底座组件和支承结构。