用于机动车的加强底盘单元以及相关制造方法

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2022年6月8日提交的意大利专利申请第102022000012167号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于特别是运动类型的机动车的底盘单元或车身单元。

本发明还涉及一种用于制造该底盘单元或车身单元的方法。

背景技术

众所周知，机动车包括车身，其包括承载结构或底盘，其限定了具有支撑机动车的各种部件的功能的机动车的骨架。

此外，车身还包括外壳，即，诸如引擎盖、车门、顶棚、翼子板、保险杠等等的主体或面板的组件，它们由底盘承载并且限定机动车的表面和外轮廓。

底盘包括底盘单元或车身单元，其限定了将机动车的乘员和驾驶员容纳在其中的机动车的乘坐室。

底盘单元具有界定乘坐室但尤其是保证对所容纳的人员进行适当的保护的功能，因此底盘单元必须特别坚固和刚硬，使得乘坐室内的人员在碰撞时相对较为安全。

总体上，机动车的制造者认为对于底盘单元可取的是也要尽可能的轻，从而控制机动车的总重量。

因此，底盘单元通常由彼此互连的一个或多个内部中空壳体构成。

用于制造这些壳体的一种特别合适的材料是碳纤维，因为其轻质和坚固的特性。

因此，在一些运动型机动车中，这些壳体包含碳纤维。

通常，包含碳纤维的壳体还在其中通过具有加强壳体的中空部分的功能的结构泡沫和/或蜂窝结构来进一步加强或加固。

为了能够在每个壳体中引入包含有与壳体不同的材料的结构泡沫或蜂窝结构，通常的方法是将两个分开烘烤或聚合的半壳进行胶粘，使得泡沫或蜂窝结构可在半壳最终胶粘之前插在半壳之间，从而形成在其中具有结构泡沫和/或蜂窝结构的完全闭合的壳体。

总体上，感到需要改进已知的底盘单元，特别是通过保持或实际上增大其坚固度而限制其重量或者仅增大其坚固度。

此外，还感到需要提供用于制造底盘单元的方法，其中这些方法替代已知的或改进的方法，例如更为简单、更为成本有效和/或更为可靠。

特别地，还感到需要使这些方法是可监控和/或可管理的；换句话说，感到需要使这些方法能够确定或提供底盘单元的最终质量或者使这些方法允许操作者在执行它们时也能进行干预，例如评估这些方法或中间产品的状态，或者执行有利于提高底盘单元的最终质量的调节。

本发明的目的是满足至少一个上述需求。

发明内容

该目的通过独立权利要求中限定的一种用于机动车的底盘单元和一种相关制造方法实现。

从属权利要求限定了本发明的特定实施方式。

附图说明

在下文中，将为了更好地理解而通过非限制性例子并且参考附图描述本发明的实施方式，其中：

图1是根据本发明的一个实施方式的包括底盘单元的机动车的立体图；

图2是示出根据本发明的另一个实施方式的用于制造底盘单元的方法的步骤的立体图；

图3是示出制造方法的另一个步骤的剖视图；

图4是在制造方法期间闭合的模具的分解图；

图5是示出图4的模具处于打开构造的立体图；并且

图6是示出制造方法的相对于图3的步骤的后续步骤的剖视图。

具体实施方式

在图1中，附图标记1用于整体上表示机动车。

与所有机动车相同，机动车1具有常规前进方向并且包括用于容纳驾驶员和可能的一个或多个乘员的乘坐室。

机动车1包括限定乘坐室或形成乘坐室的轮廓的底盘单元或车身单元2。例如，底盘单元2可以是单体式的。

底盘单元2更一般来说是机动车1的底盘的一部分，其中底盘支撑多个部件，其中一些部件例如限定机动车1的外表面，即，乘坐室外部的人员可见的表面。

由底盘支撑的部件特别是包括翼子板3、侧门4、顶棚5以及相对于机动车1的前进方向的后保险杠6中的至少一个。

图1特别是示意性示出了底盘单元2的侧端部7。词语“侧”应相对于底盘单元2在机动车1的情况下设置所依据的取向以及机动车1的前进方向来理解。替代地，词语“侧”也可相对于乘坐室的取向来理解。

侧端部7朝向乘坐室打开，即，具有允许人员进入乘坐室的开口。

特别地，侧端部7的开口可被车门4占据，如图1所示，其中侧门4被表示为处于关闭位置，即，侧门4防止人员通过开口进入乘坐室的位置。

换句话说，处于关闭位置的侧门4根据机动车1外部的视角覆盖或隐藏开口以及侧端部7。

侧端部7包括梁，其特别是箱形。梁沿着平直方向或轴线A延伸，特别是平行于前进方向或至少纵向地定向，即，被定向为位于处于关闭位置的侧门4的侧面。

梁根据轴线A具有凹形；在机动车1的情况下，梁的轮廓向上凹陷。换句话说，梁的轮廓朝向侧端部7的开口凹陷。

梁具体是单件式的并且包括限定梁的根据轴线A的相应的端部的两个支柱8。此外，梁包括沿着轴线A在支柱8之间延伸的纵向支杆或门槛9。

门槛9无缝地连接至支柱8，即，与支柱8形成为一体。

在下文中，表述“无缝地”可理解为是指表述“整体的”、“连贯的”、“以不可分的方式”中的一个，即，具有所述表述的任意组合的含义，例如具有“整体的”、“连贯的”以及“以不可分的方式”的含义。

支柱8相对于轴线A横向延伸。

因此，支柱8形成梁的轮廓的凹部。

除了侧端部7之外，底盘单元2还包括没有示出的限定乘坐室的平台或地板的底部。

更具体地，底盘单元2包括特别是根据与前进方向水平且正交的方向与侧端部7相对且相同的另一个侧端部。

地板在侧端部7与另一个侧端部之间延伸。

地板优选无缝地连接至侧端部7，即，地板与侧端部7并且可能还与另一个侧端部形成为一体。

总体上，底盘单元2包括至少一个壳体10，其包括碳纤维。

底盘单元2可以被理解为单一的壳体10或者彼此互连的多个壳体10，不考虑壳体10之间的连接类型。例如，壳体10可彼此无缝地连接，即，形成为包括碳纤维的单一整体，即是单体式的。

在这种情况下，侧端部7的梁构成壳体10，并且地板也优选构成壳体10。

以下说明为了简洁起见将简要地仅涉及一个壳体10，即，特别是侧端部7的梁。

然而，针对详细描述的壳体10提供的教导直接适用于底盘单元2的另外的壳体10或者被认为是单一壳体的整个底盘单元2。换句话说，针对本文详细描述的壳体10描述的每个特征本身适用于底盘单元2的所有其他的壳体10或者被认为是单一壳体的整个底盘单元2。

壳体10具有彼此面对的至少两个壁11、12，以在壁11、12之间至少部分地限定或界定腔体13。

具体地，壁11、12横切于相对于轴线A位于横向且穿过乘坐室的侧面的轴线B。换句话说，轴线B横切于处于关闭位置的侧门4或者穿过侧端部7的开口。

侧端部7的梁或壳体10也可具有至少部分地界定或限定腔体13的其他的壁来补充或替代壁11、12。

例如，每个或仅有一个支柱8根据轴线A由横切于轴线A的两个壁15、16界定。更确切来说，壁15、16横切于壁11、12在壁11、12之间延伸。

特别地，壁15、16彼此面对。

此外，每个或仅有一个支柱8由壁11、12的相应的壁部分17、18界定。

因此，壁部分17、18和壁15、16形成一个或每个支柱8。

壁部分17、18或壁15、16彼此面对，以至少部分地限定或界定作为腔体13的一部分的腔体14。腔体14完全由壁15、16和壁部分17、18限定或界定。每个支柱8例如可通过壁15、16或壁部分17、18限定对应的腔体14。

例如，类似的概念也适用于门槛9，其由壁11、12的相应的壁部分19、20界定。

此外，门槛9根据轴线C由横切于轴线C的两个壁21、22界定，其中轴线C横切于轴线A和轴线B二者。更确切来说，壁21、22在壁11、12之间横切于壁11、12延伸。

另外，壁21在两个支柱8的壁15之间横切于壁15延伸，而壁22在壁16之间横切于壁16延伸。

特别地，壁21、22彼此面对。

壳体10还包括包含碳纤维的多个隔板24。

每个隔板24可包括特别是扁平的板或由其限定。

每个隔板24在分别无缝地连接至壁11、12(即，与壁11、12形成为一体)的端部之间横切于壁11、12延伸。

特别地，将在下文中显而易见的是，隔板24的端部与壁11、12熔接，即，通过熔化或可能的焊接进行连接，而不是胶粘或通过固定装置固定。

替代地或额外地，每个第一组隔板24在分别无缝地连接至壁15、16(即，与壁11、12形成为一体)的端部之间横切于一个或另一个支柱8的壁15、16延伸。

替代地或额外地，每个第二组隔板24在分别无缝地连接至壁21、22(即，与壁21、22形成为一体)的端部之间横切于侧构件9的壁21、22延伸。具体地，第二组隔板24由其中一个隔板24构成。

优选地，隔板24中的一些可彼此组合形成可能是复杂的几何形状。

例如，两个隔板24具有特别是横切于壁11、12的相应的表面25、26，它们根据锐角在相应的入射平面上延伸，使得该两个隔板24形成V形结构或鳄鱼嘴结构，更好地如图4所示。

此外，三个隔板24具有特别是横切于壁11、12的相应的表面27、28、29，并且其中表面27、29彼此面对并且都横切于表面28，因此该三个隔板24形成C形结构或Ω形结构或U形结构，如图4所示。

在图4中，隔板24的表面30是可见的，其中表面30特别是以直接的方式彼此连接，即，与壁11接触。

总体上，隔板24的形状和/或布置例如利用计算机程序辅助设计、特别是基于成品元件的计算被优化，其目的在于使壳体10针对碰撞的坚固度最大化和/或优化壳体10的坚固度与总重量之比。

更好地如图2所示，隔板24被设置为将腔体13分隔为多个单独的隔室32。

此外，至少大部分隔板24位于支柱8处，即，位于支柱8的腔体14内。

根据一个特定实施方式，底盘单元2还包括分别设置在隔室32内的多个气囊60。

可行地，气囊60的数量可以少于隔室32。因此，底盘单元2也可仅包括位于对应的隔室32内的一个气囊60。

在下文中，将描述用于制造底盘单元2的方法。

更确切来说，将详细描述用于制造内部具有隔板24的上述壳体10的方法而将不会详细描述用于制造其他的壳体10的方法，因为它们基本上与所述的壳体类似。

换句话说，所述方法的每个特征都以独立的方式直接适用于用于制造每个壳体10或者被认为是单一壳体的整个底盘单元2的方法。

所述方法包括提供具有被构造为或适用于限定腔体13的内壁的模具40。换句话说，被明确地理解为封闭模具的模具40的内壁围合成与腔体13等同的腔体。换句话说，模具40的内壁界定了包括腔体13的腔体。

鉴于此，词语“腔体13”在本文中将用于确定方法结束时的壳体10的实际腔体13以及闭合的模具40内的腔体13。

模具40特别是包括至少两个部分41、42。更特别地，模具40在两个部分41、42彼此耦合时闭合，从而围合成腔体13。

因此，模具40的内壁包括部分41的第一内壁43和部分42的第二内壁44。

如图2所示，示出了模具40的部分41，所述方法包括将预先固化并因此处于成品产品状态的隔板24固定至模具40。隔板根据它们的实际布置固定在腔体13内以及内壁43处。

因此，设置在模具40内的隔板24将腔体13分隔为隔室32。

因此，更确切来说，隔板24固定至模具40的部分41。

例如，隔板24通过诸如螺栓的螺纹构件31被固定，即，保持它们的布置。替代地，隔板24可通过其他的固定装置来固定，例如结构泡沫或胶粘材料。

因此，所述方法还可包括在适于至少形成壁12的位置中将多个生碳纤维薄片或板46放置在内壁43上。

因此，内壁43被构造为至少形成壁12。

实际上，具体地，如图2所示，生碳纤维板46在内壁43上设置为也用于形成每个支柱8的壁15、16以及形成门槛9的壁21、22。

因此，内壁43还被构造为也用于形成壁15、16和壁21、22。

也可将另外的碳纤维板46放置在隔板24上，特别是独立地放置在它们的每个表面上。

此外，优选地，隔板24通过被构造为在高压釜中烘烤期间溶解或至少软化的粘合膜连接至生碳纤维板46，以促进被烘烤的碳纤维板46与隔板24之间的接合。

碳纤维板46特别是包括树脂浸渍碳纤维，更特别是热固型的。

如图2和3所示，部分41限定了其基本上包括腔体13的内腔。

部分41包括被构造为根据模具闭合方向H在模具40闭合期间面对部分42的外轮廓47。

此外，部分42也具有被构造为在模具40闭合时与外轮廓47重合的轮廓。

如图4和5所示，部分42包括板50，其包括内壁44并且被构造为在部分42的轮廓与轮廓47重合时(即，模具40闭合时)闭合腔体13。

可选地，所述方法包括在高压釜中对放置在内壁43上的生碳纤维板46进行第一烘烤。在第一烘烤中，生碳纤维板46与在内壁43处固定至部分41的隔板24一起烘烤。

因此，通过将部分41与生碳纤维板46和隔板24设置在高压釜中来执行第一烘烤，而不涉及部分42。

更具体地，在将部分41与生碳纤维板46和隔板24设置在高压釜中之前，在真空下将部分41与生碳纤维板46和隔板24包裹在真空袋55内(图3)。

例如，真空袋55可包括聚酰胺纤维，特别是脂族的，或者有机硅。

真空袋55包括被构造为将真空袋55连接至真空泵57的至少一个阀装置56。

真空泵57通过阀装置56连接至真空袋55。因此，真空泵57用于抽吸容纳有部分41与生碳纤维板46和隔板24的真空袋55内的空气。以这种方式，部分41与生碳纤维板46和隔板24被真空密封。

此时，通过将容纳有部分41与生碳纤维板46和隔板24的真空袋55设置在高压釜中来进行第一烘烤。

显然，通过操作高压釜来进行第一烘烤。

在第一烘烤之后，例如通过破坏或在通过阀装置56重新将空气引入到真空袋55中之后简单地取下来移除真空袋55。

此时，所述方法包括在适于至少形成壁11的位置中将多个生碳纤维板58放置在内壁44上。

生碳纤维板58优选与生碳纤维板46为相同类型。

生碳纤维板58和/或生碳纤维板46例如可通过被构造为在高压釜中烘烤期间溶解或至少软化的粘合膜被保持就位。

因此，模具40可在闭合时内部具有生碳纤维板58、隔板24并且可能还有由于第一烘烤而烤制的碳板。

所述方法还包括在高压釜中对放置在模具40内并且更确切来说放置在内壁34上的生碳板58与隔板24一起、特别是还与通过第一烘烤烤制的碳纤维板一起进行第二烘烤。

更具体地，在第二烘烤之前，所述方法包括将气囊60分别放置在模具40中的隔室32内。

模具40特别是在其闭合时具有用于每个隔室32的至少一个对应的开口61，使得开口61分别建立隔室32与模具40的外部之间的连接。

换句话说，模具40被构造为限定用于分别建立隔室32与模具40的外部之间的连接或者限定用于分别建立该连接的开口61。

显然，开口61是贯通开口，特别是穿过内壁43或内壁44。

气囊60具有相应的空气入口63，气囊60可通过其用加压空气充气。空气入口63适于允许加压空气进入到气囊60内。

气囊60在隔室32内被放置为如图6所示使得空气入口63穿过开口61位于模具40的外部(也在其闭合时)。

因此，空气入口63通过开口61伸出模具40(也在其闭合时)。

以这种方式，在第二烘烤期间，模具40容纳有被高压釜的加压空气充气的气囊60。实际上，加压空气通过经由开口61伸出模具40的空气入口63流入到气囊60中。

通过充气，气囊60在第二烘烤期间将生碳纤维板58压紧在内壁44上。

因此，气囊60的尺寸使得气囊60在加压空气的压力下在隔室32内膨胀来占据与隔室32等同的体积。

例如，气囊60可包括聚酰胺纤维，特别是脂族的，或者有机硅，即塑性树脂，特别是热固型的，从而可进行热封。

模具40、更特别地部分41可具有允许在第二烘烤之后将气囊60从模具40中取出的开口65。

开口65是穿过内壁43的贯通开口。

气囊60可再利用，特别是用于另外的烘烤。

替代地，气囊60可留在隔室32内，其将留给壳体10或底盘单元2的隔室32使用。在这种情况下，开口65可以特别减小尺寸或省略。

第二烘烤的结果具体为壳体10。

优选地，如图5所示，表面30并且可能还有外轮廓47覆有用于在模具40闭合时(在这种情况下在第二烘烤之前)允许内壁44上的生碳纤维板58粘附至隔板24的粘合膜70。

特别地，图5示出了气囊60被引入到隔室32中，更特别是位于部分41内。

便利地，如图6所示，模具40在第二烘烤期间在真空下被包裹在真空袋71内。

因此，在将模具40与生碳纤维板56和隔板24设置在高压釜中之前，模具40在真空下被包裹在真空袋71内。

例如，真空袋71可包括聚酰胺纤维，特别是脂族的，或者有机硅。

真空袋71包括被构造为将真空袋71连接至真空泵73的至少一个阀装置72。

真空袋71、阀装置72以及真空泵73的使用分别类似于真空袋55、阀装置56以及真空泵57，因此将不再更详细描述。

真空袋71以流体密封的方式在模具40的外部连接至每个气囊60。

气囊60的空气入口63伸出真空袋71，从而能够执行它们的功能。

因此，空气入口63继续能够将高压釜中的加压空气引入到气囊60内，以使气囊60充气。

同时，由于真空袋71以流体密封的方式连接至气囊60，加压空气不会流入到真空袋71中，从而可以保持真空袋71内的真空。

真空袋71特别是由于其中产生的真空而从外部挤压模具40，但允许高压釜的加压空气从模具40的内部为气囊60充气。

优选地，通过密封胶75、更特别是橡胶胶水执行气囊60与真空袋71之间的流体密封连接。

在第二烘烤结束时，例如可通过破坏或以类似于移除真空袋55的方式移除真空袋71。

一旦移除了真空袋71，就制造了壳体10或可能的底盘单元2。

第一烘烤是可选的，因此可以省略。在这种情况下，第二烘烤成为所有碳纤维板46、58与隔板24一起在闭合模具40中的单一的烘烤。

同样针对单一烘烤，针对第二烘烤描述的所有特征都是适用的。因此，可根据前述内容来利用气囊60和真空袋71。

在单一烘烤的情况下，生碳纤维板46和生碳纤维板58分别被放置在内壁43、44上来至少形成壁11、12。

模具40在生碳纤维板46和生碳纤维板58在腔体13内与隔板24在一起的情况下闭合。

基于前述内容，根据本发明的底盘单元2和方法的优点是显而易见的。

隔板24包括碳纤维，因此它们是轻质的并同时是具有抗性的。以这种方式，可以在不损失坚固度的情况下减轻底盘单元2。

此外，隔板24无缝地连接至壳体10与隔板24通过结构泡沫简单地胶粘或固定就位的情况相比更进一步增大了底盘单元2的坚固度。

所述制造方法是十分有效且通用的。事实上，执行单一烘烤的结果可变得简单；另一方面，通过两个烘烤来执行所述方法允许更好地控制模具40内的压力。

此外，在第一烘烤之后，部分41是完全可见的，因此能够检查制造缺陷。以这种方式，第二烘烤可在考虑第一烘烤的结果的情况下执行或者在第一烘烤的中间产品是废品(即，具有不可接受的质量)时不执行。

使用气囊60确实改进了每个隔室32内的压力在第二烘烤期间的控制。

使用气囊60在它们可再利用的情况下是更为有利的。

最后，显然可以对根据本发明的底盘单元2和方法做出修改和变型，它们不会以任何方式脱离权利要求限定的保护范围。

特别地，所描述和示出的部件的数量和形状可以是不同的，并且特别是具有很大的变化自由度。

此外，诸如第一和第二的数词用于提高说明的清晰度，而不应被理解为严格限制。实际上，第一和第二烘烤可与单一烘烤一致。