专利名称：具有至少一个由轻金属材料制造的铸件的复合构件的制作方法
特别在车身的生产中，允许在一个构件中的多种材料特性能够根据运转工况和安装条件精确协调一致的材料和材料组合应用得越来越多。到目前为止，由金属薄板或薄壁剖面件制成的构件被应用在这方面，例如，用这些构件主要通过热接合方法从大量单件中制造出车身。
在车辆构造中，越来越多地利用由轻金属材料或轻金属合金组成的材料，用这些材料生产机动车辆的车身外皮或其它承载构件，直到生产完全由轻金属构成的车身。这些轻金属主要是铝，现在越来越多地也用镁，二者在其加工技术角度的实用性和特有的材料价值方面都特别受欢迎。
如果这些轻金属材料被用在车辆构造中，特别成问题的是，轻金属板的强度特性对某些车辆部件所承受的载荷来说是不够的。比较成问题的、并且已经尝试过的是使用轻金属板代替车身大面积钢件--例如外皮--用铝件代替，因为它们通常不承受特别高的载荷。然而，特别是在构件承受高机械载荷的情况下，会出现单个载荷和载荷群，使得不能够用相宜形状的轻金属板来生产这些功能件。或者构件由于过高的单个载荷而过早地损坏，或者出现永久失效都远远早于钢件由于疲劳断裂的情况。
提高轻金属构件强度的一个可能性是，对于轻金属构件的生产，不是使用较薄的轻金属板，而是使用轻金属或轻金属合金制成的铸件，根据铸造技术的可能性，这些铸件可在较高载荷区提供更多的材料，从而可以一种更合适的方式为特定载荷来进行设计。然而，根据铸造所要求这种铸造轻金属件的最小壁厚，这些件在不承受如此高载荷区也比只用薄轻金属板生产的轻金属件重得多，结果是使用轻金属材料所带来的重量减少大部分又失去了。
因此，本发明的目的在于，使轻金属构件可以设计得更加适于特定载荷，可以充分利用轻金属结构的优点。
实现该目的的方案如权利要求1的特征所述。从属权利要求描述了优选改进方案。
本发明描述了一种复合构件，其至少有一个用轻金属和/或轻金属合金制成的铸件。根据本发明，该铸件至少在某些部分与至少一个另外的由基本薄壁板状材料组成的构件相连接。通过这样形成一种复合物，就可以生产为特定载荷适当设计的构件，其中，无论是例如要承受较高载荷处或是一些其他要求材料积聚的地方，铸件所提供的材料积聚布置从模铸角度讲很简单，因而也很便宜。在不承受高载荷区，相应由薄壁板状材料制成的构件可以安装并连接到铸件上。这种板状材料可以低费预加工好，放在仓库里。这特别克服了这样一个问题，即这些区域的复合构件不能用铸造方法生产，使其壁厚达要求的薄度，因此，如果与铸件一起制造，将不合理地增加复合构件的重量。
特别有利的是，板状材料包括一种轻金属和/或一种轻金属合金，特别是可以用铝和/或镁和/或它们各自的合金来生产板状材料。这些材料把低单位材料重量与有利的强度特性结合起来；这样，它们的使用使复合构件比钢构件重量明显降低。
如果板状材料用滚轧生产，则其预加工费用特别有利，因为，作为其结果，连续处理工序可与被滚轧材料的特别有利的材料特性结合起来。
板状材料还可包括塑料，塑料把适合于特定载荷的特性与低预加工成本结合起来。例如，还可使用复合塑料材料。
一种改进方案是，在复合件中铸件具有一个基本上加强的和/或承载的功能。其结果是，可特别有利地利用铸造技术的优点和其适合于特定载荷的设计，这样生产成本保持较低。
特别有利的是，铸件包括一个轻金属压力模铸。模铸技术使得尺寸非常精确从而可进行优质铸造，这样用这种方法生产的构件具有非常好的特性。
强度特性的进一步改进是通过使铸件具有室状区域以增强和/或加强来获得的。其结果是，可在铸件中引入从铸造角度讲便于制造的选择增强。
在另一种改进方案中，包括板状材料的构件布置在基本上低载荷区域的复合构件上。其结果是，重量减少的优点可被特别广泛地应用，因为如果载荷低，这个构件还可只用非常薄的壁制造。其结果是，与通过铸造技术制造的较厚壁的构件相比，重量减少非常明显。
关于铸件和由薄板状材料组成的构件间的连接，很有利的是，铸件至少在某些部分与由薄板状材料组成的构件通过热接合方法连接。其结果是，可建立牢固的和均匀的连接，可靠地保证机械载荷在铸件和由薄板状材料组成的构件间传递。特别有利地可使用激光焊接和/或压薄滚焊方法。
在另一种改进方案中，铸件至少在某些部分与由薄板状材料组成的构件通过卷边方法连接。这种连接技术特别适用于因材料组合不能使用热接合方法的情况下。
另一种改进方案是，铸件至少在某些部分与由薄板状材料组成的构件通过粘接方法连接。这种连接可特别应用于铸件和不承受高载荷的由薄板状材料组成的构件间的连接情况。
同样，铸件和由薄板状材料组成的构件至少在某些部分可通过冲压铆接或压力接合来连接，这样使得无需对要在连接区域连接的两个件进行复杂的预加工。
对于本领域普通的技术人员来说很显然，在铸件和由薄板状材料组成的构件间的前述连接以及其它其所熟悉的连接也包括在本发明范围之内。特别是，结合的粘接/冲压铆接，粘接/点焊和粘接/压力接合连接在试验中被证明是有利的，因为考虑到接触腐蚀，用于一个表面区域的粘接剂或胶带或者胶条形式的粘接方法可同时起到连接密封化合物和绝缘层的作用。
一个特别有利的精制复合构件是，复合构件是一个车身件，最好是机动车辆车身外皮的一部分。特别是在汽车工程中，更能显示出根据本发明的复合构件的优点，因为复合结构适合于大量生产，同时伴随明显的重量减少。
在一种改进方案中，由薄板状材料组成的构件可以是车身外皮的一部分并且至少部分地包过内铸件。其结果是，铸件至少基本上隐藏在机械车辆的外皮内，这特别有利于车身形状的整体美学效果。
在另一种改进方案中，铸件可以至少在某些部分是车身外皮的一部分并且至少部分地围绕由薄板状材料组成的内部构件。其结果是，例如，铸件中为结构或功能原因，如窗户或类似结构，所要求的车身上的开口可被板状材料封闭。
特别有利的是，复合构件是机械车辆的后背箱盖。
根据本发明的一个特别有利的构件设计特别应用在机械车辆车身件上，如附图所示，其中
图1为根据本发明的复合构件用作机动车辆后背箱盖形式的平面图。
图2是该复合构件沿图1中B-B线以折边缝为例的剖面图。
图3是该复合构件沿图1中A-A线以激光焊接缝为例的剖面图。
图4是该复合构件的变型沿图1中A-A线以冲压铆接为例的剖面图。
图1至图4就原理而论借助机动车辆后背箱盖实施例展示了如何设计和使用根据本发明的复合构件。复合构件的结构只是一般性展示，其可转换成大量应用和变型。
图1所示为如广泛应用在后背仓门式小型车辆的机动车辆后背箱盖的平面图。
在传统板钢技术中，这种后背箱盖通常用一个内板钢件和一个外板钢件连接起来以帮助形成车身的外皮，还可以在内和/或外板钢件上安装附加的板钢增强或支撑。
在根据本发明的后背箱盖形式的本复合构件实施例中，后背箱盖包括一个框架1，其加强了后背箱盖，是通过镁或铝压力模铸制造的一个铸件。框架1装在机动车车身的内侧，然后面向乘客舱。在所示后背箱盖承担增强功能的情况下，内框架1的尺寸基本上与车辆后开口(未示)的顶部相等，并围绕所述开口沿其外侧界限基本上形成一个矩形框架。在图2至图4中更详细展示的该内框架的横截面形成了一个圆周形槽状通道，其精确设计由与强度和铸造工艺相关的技术要求直接控制。在框架1的该槽状横截面中可同时布置内铸的增强模腔6，其可在例如承受特别高的机械载荷的区域对框架1产生附加的增强作用。框架1用于容纳一个后窗。
内框架1通过由滚轧的镁或铝板形成的外薄板4包向车辆外表面。在该实施例中外薄板4被设计成后背箱盖整个外表面上的一个件。在后背箱盖的上部，外薄板4封闭了朝向外表面的内框架1并与所述框架一起形成了一个封闭的中空轮廓。因为由于外薄板4，图1平面图中内框架1的同时铸造的室状增强腔6事实上被挡住因而不再会被看到，所以它们在图1中仅用虚线表示出。
在图1中，在框架1的下面有一个内裙板2，其被装在以后是后背箱盖的车辆内侧面上并固定在框架1上。被安装好后，由薄壁滚轧镁板形成的内裙板2与外薄板4的底部一起封闭了车辆后开口的下部。由薄壁板状材料制造的裙状构件内裙板2的主要任务是封闭车辆的底部后开口，后背箱盖锁机构的锁盒10通常安装在内裙板2的下部边缘部分。然而，尾板2基本上具有镶板的功能，其精确的造型还可具有功能区，例如后背箱盖把手的安装空间。作用在内裙板2上的机械载荷比较低；因此，由于强度原因，对于该结构完全薄板金属设计足够了。内框架1延伸进该区域也被认为是不应该的，因为这将使得框架1变得沉重得多并且更加复杂不易生产。因此，内框架1被限制在仅处于后开口的上部，而在后开口的下部，大体上板状的内裙板2通过例如焊缝连接3附着在框架1上作为一个裙板。其结果是，做成一个稳定铸件的内框架1的强度优点可与后开口下部轻量内薄板金属覆盖裙板2的重量优点结合起来。
附着在后背箱盖外表面并且其中可以安装例如一个汽车牌照凹槽7的外薄板4覆盖框架1和面向外侧的内裙板。框架1与外薄板4间的接合连接可通过例如图2所示的折边接缝5完成，如图2所示，其中外薄板4分另包过框架1，并且作为折边5被弯向内侧并固定在框架1上。
在内侧，由镁板形成的内裙板2通过焊缝3a被对焊在框架1上，并在内部覆盖了关于车辆内部的外薄板4下部。作为替代，该内裙板2也可由例如塑料面板形成，该塑料面板卡在外薄板4下部适宜造型的接收位置中并从而同时构成后背箱盖的内塑料镶板。
根据图4，在后背箱盖的一个变型中，内裙板2可通过易于制造的冲压铆接9简单连接在框架1上。这种冲压铆接连接特别适用于，因内裙板2和内框架1材料的材料结合而难以焊接或不可能焊接这两个构件的情况。
权利要求
1.特别用于形成机动车辆车身件的复合构件，该复合构件至少包括一个由一种轻金属和/或一种轻金属舍金制造的铸件(1)，其特征在于，铸件(1)至少在某些部分(3,5)连接在至少一个由一种大体上薄壁板状材料组成的其它构件(2,4)上。
2.根据权利要求1所述的复合构件，其特征在于，板状材料由一种轻金属和/或一种轻金属舍金组成。
3.根据权利要求2所述的复合构件，其特征在于，板状材料由铝和/或镁和/或它们各自的合金组成。
4.根据前述权利要求中任一项所述的复合构件，其特征在于，板状材料通过滚轧生产。
5.根据权利要求1所述的复合构件，其特征在于，板状材料由塑料组成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料，其特征在于，铸件(1)在复合构件中实质具有增强和/或承载功能。
7.根据前述权利要求中任一项所述的复合材料，其特征在于，铸件(1)由轻金属压力模铸组成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的复合构件，其特征在于，铸件(1)具有一个室状区域(6)用于加固和/或增强。
9.根据前述权利要求中任一项所述的复合构件，其特征在于，板状材料组成的构件(2,4)安装在复合构件上的大体上低载荷区域。
10.根据权利要求9所述的复合构件，其特征在于，板状材料组成的构件(2,4)在复合构件中实质上具有镶板功能。
11.根据前述权利要求中任一项所述的复合构件，其特征在于，铸件(1)至少在某些部分(3)与由板状材料组成的构件(2,4)通过热接舍方法连接。
12.根据权利要求11所述的复合构件，其特征在于，铸件(1)至少在某些部分(3)与由板状材料组成的构件(2,4)通过激光焊接方法连接。
13.根据权利要求11所述的复合构件，其特征在于，铸件(1)至少在某些部分(3)与由板状材料组成的构件(2,4)通过压薄滚焊方法连接。
14.根据前述权利要求中任一项所述的复合构件，其特征在于，铸件(1)至少在某些部分与由板状材料组成的构件(2,4)通过粘接方法连接。
15.根据前述权利要求中任一项所述的复合构件，其特征在于，铸件(1)至少在某些部分与由板状材料组成的构件(2,4)通过折边(5)连接。
16.根据前述权利要求中任一项所述的复合构件，其特征在于，铸件(1)至少在某些部分与由板状材料组成的构件(2,4)通过冲压铆接(9)连接。
17.根据前述权利要求中任一项所述的复合构件，其特征在于，复合构件是一个车身件，最好是机动车辆车身外皮的一部分。
18.根据前述权利要求中任一项所述的复合构件，其特征在于，由板状材料组成的构件(4)是车身外皮的一部分并且至少部分地包过内铸件(1)。
19.根据前述权利要求中任一项所述的复合构件，其特征在于，铸件至少在某些部分是车身外皮的一部分并且至少部分地包过由板状材料组成的内部构件。
20.根据前述权利要求17所述的复合构件，其特征在于，复合构件是一个机动车辆的后背箱盖。
全文摘要
本发明描述了一种特别用于形成机动车辆车身件的复合构件,其具有至少一个由一种轻金属和/或一种轻金属合金制造的铸件(1),在该复合构件中铸件(1)至少在某些部分(3,5)连接在至少一个其它的由基本上薄壁板状材料组成的构件(2,4)上。其结果是,可以一种优选的方法用轻金属复合构件来生产一种适应载荷和重量的结构。以机动车辆的后背箱盖作实施例。
文档编号B22D19/00GK1223181SQ9812239
公开日1999年7月21日 申请日期1998年12月4日 优先权日1998年12月4日
发明者H·R·阿恩海姆, A·约舍, J·希尔曼 申请人:大众汽车有限公司