CN100417564C - 用于汽车车身的桁梁 - Google Patents

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Abstract

本发明描述一种用于汽车车身的桁梁，包括至少两个沿其纵向边缘组成一个周边封闭的空心成型件(1)的金属薄板成型件(4、5)，该空心成型件具有至少两个通过一种接缝(10)材料锁合地相互连结的纵向部分(2、3)。为了建立有利的结构条件，本发明建议，空心成型件(1)的两个纵向部分(2、3)之一由一种铁材料而另一纵向部分(2)由一种铝材料构成，并且在空心成型件(1)的平缓对接的各纵向部分(2、3)之间的形成一种钎焊连接的接缝(10)具有一种铝基的焊接填充料(12)作为焊料，该焊接填充料(12)以相当于该铁材料的厚度(d)的至少三倍的宽度(b)涂敷在一个铁材料的涂层上。

Description

用于汽车车身的桁梁
技术领域
本发明涉及一种用于汽车车身的桁梁，包括至少两个沿其纵向边缘组成一个周边封闭的空心成型件的金属薄板成型件，该空心成型件具有至少两个通过一种接缝材料锁合地相互连结的纵向部分。
背景技术
为了汽车桁梁适应于不同的车身长度已知(DE 100 61 848 A1)采用空心成型件，其由两纵向部分组成。这些纵向部分为了其连接相互插入并在搭接区域相互焊接。为了吸收冲击能量，空心成型件可以设有各个预定弯曲点，但在这方面因各纵向部分的搭接引起的强度跃变造成困难，即使试图通过一倾斜于桁梁纵轴线延伸的接缝平面来减弱该强度跃变也是如此。此外，不仅因这样的由铁材料构成的桁梁决定的重量分量在汽车车身上是相当大的，而且与其相关的沿桁梁长度的重量分布在许多情况下是不利的。因此一边由铁材料而另一边由铝材料构成的桁梁可能更好地符合重量和载荷的要求。不过由铁材料构成的金属薄板成型件与由铝材料构成的金属薄板成型件不可能无问题地相连接。
在一铝材料与一铁材料热连结时使铝材料在接缝区域熔化，从而熔化的铝浸湿铁材料并且在冷却以后产生一材料锁合连结。不过在两材料之间的过渡区域内形成脆性的金属互化相，其决定性地决定连结的承载能力。为了在相当大程度上避免在铁材料与铝材料之间的接缝的区域内产生脆性的金属互化相，已知(US 3 202 793A)，在以熔化冶金的方式在两金属薄板侧面上涂敷铝基的焊接填充料以形成两对接的金属薄板部分的接缝以前，将铁材料至少在接缝区域内设有一锌基的涂层。该焊接填充料与铝材料构成一焊接并且用作为与铁材料连结的焊料，但其中焊接填充料并不与铁材料处于熔化的接触，而只与涂层材料发生熔化的接触，从而由于选择的铝基的焊接填充料在相当大程度上阻止了金属互化相。但即使为了改善强度铁板在连接区域内设有多个穿口，以便经由通过这些穿口的焊接填充料改善焊接填充料与铁板的结合，这种钎焊的强度也是不够的。
发明内容
本发明的目的因此在于，构成一种开头所述型式的用于汽车车身的桁梁，使其分别按材料特性可以一边采用铝材料而另一边采用铁材料，以便可以有利地不仅满足强度要求而且满足重量要求。
本发明这样达到提出的目的，即，空心成型件的两个纵向部分之一由一种铁材料而另一纵向部分由一种铝材料构成，并且在空心成型件的平缓对接的各纵向部分之间的形成一种钎焊连接接缝具有一种铝基的焊接填充料作为焊料，该焊接填充料以相当于该铁材料的厚度的至少三倍的宽度涂敷在一个铁材料的涂层上。
首先，桁梁的空心成型件分成两纵向部分，一边由铁材料而另一边由铝材料构成具有优点，即桁梁的为客舱配置的纵向部分可以由抗弯的铁材料构成，而其他远离客舱的纵向部分由铝材料构成，由于其较小的弯曲刚度是适用的，在某种情况下可吸收产生的冲击能并将其转变为变形功，此时桁梁由铝材料构成的纵向部分通过其长度的缩短被形成皱纹地皱缩。但这只当经由两不同材料的纵向部分之间的接缝也能传递冲击载荷时产生的力时才可实现。为此，将用于构成铁材料的焊料的铝基焊接填充料以一宽度涂敷在铁材料的两侧面上，该宽度相当于铁材料构成的金属薄板成型件的厚度的至少三倍。这种条件确保，在铝基的焊接填充料与铁材料之间的焊接区域的范围内对接缝的承载能力是临界的法向应力即使在连接的薄板坯件的塑性变形的情况下也保持在一允许的范围内，因为正好与其相应地构成连接几何形状。因此至少在接缝区域可以保持强度值，其也存在于连接的薄板区域。此外通过本来已知的优选用锌材料或铝材料对铁材料的涂层，与铁材料与铝基的焊接填充料之的电位差相比明显降低铁材料的涂层与焊接填充料之间的电位差，因此决定性地减小接触腐蚀的倾向，此外通过在连接区域内铁材料的涂层减小脆性的金属互化相形成的倾向，这同样对于钎焊的强度是重要的。
再加上与桁梁的一纵向部分由铝材料的构成相关的是重量的明显减小。空心成型件的重量的限于桁梁的一纵向部分的减小还可用于改善的一汽车的行驶性能。如果由于一前轮驱动的汽车的尾部区域的减重。沿汽车长度的重量分布偏移向不利的行驶性能，则现在可以通过具有一由驱动的前轴向外凸出的铝材料的纵向部分的桁梁构成再次保证一有利的重量分布而不必增大尾部重量。
为了达到在桁梁的纵向部分的不同的材料之间逐渐的载荷承受而避免过度的应力集中，铁材料的纵向部分在对接区域内至少在一侧面上可以设有斜切面，从而铁材料的承重横截面向铝材料那边连续减小，而铝材料的承重横截面则相应地增加。但该斜切面必须与其余的连接区域一样由一涂层覆盖，以便确保铁材料与铝基的焊接填充料之间的材料结合。
为了制造本发明的用于汽车车身的桁梁，待连接成空心成型件的各金属薄板成型件可以各由两个坯件构成，其相当于空心成型件的两纵向部分并且一边由铁材料而另一边由铝材料构成。如果这些铁材料和铝材料的部分的平面坯件通过钎焊以对接的形式在应用铝基的焊接填充料下相互连结，为了构成接缝，将该焊接填充料在铁材料的坯件的两个侧面上通过熔化以相当于该坯件的厚度的至少三倍的宽度涂敷在铁材料的涂层上，则可以经由两坯件之间的接缝传递因塑性变形引起的力，而不必担心接缝的过载。由于这种接缝构成，连接的每一金属薄板成型件的平面的坯件共同遭受一冷成形，其大大降低制造费用，因为冷成形的金属薄板成型件随后只须沿其纵向边缘相互连接成空心成型件，这可以通过相互靠紧的纵边凸缘的材料锁合的或形锁合的连接来实现，亦即借助于与空心成形件的各纵向部分的相应的材料无关的连接技术。
虽然跨接各金属薄板成型件的坯件之间的对接区域由焊接填充料构成的接缝带来对接区域的过高，但该由于两面的接缝的过高对对接连接的各坯件的以后的成形不起决定性作用，因为该接缝过高例如可以通过成形工具中的相应的凹槽加以考虑。但为了减小接缝过高也可以在连接的各坯件的共同冷成形以前削平由焊接填充料构成的各金属薄板成型件的坯件之间的接缝。
附图说明
附图中举例示出本发明的物件。其中：
图1本发明的汽车车身的桁梁在两纵向部分之间对接的区域内的示意的局部侧视图；
图2该桁梁沿图1的线II-II截取的横剖面图；
图3桁梁相对于图1旋转90°的侧视图；以及
图4沿图1的线IV-IV截取的接缝的放大比例的剖面图。
具体实施方式
图1至3中示意示出的桁梁由一个空心成型件1构成，其示意示出一六角横截面。该空心成型件1具有两个不同材料的纵向部分2和3。纵向部分2由铝材料构成，纵向部分3由铁材料构成。
但空心成型件1不仅按长度分为两部分2和3，而且由两金属薄板成型件4和5组成，其沿各纵边凸缘6相互连接，而且由铆接7，铆接7虽然是有利的，但对于凸缘连接不是必定的，其例如也可以构成为胶接。
金属薄板4和5本身分别由两个坯件8和9连接，后者相当于空心成型件1的纵向部分2和3并因此由铝材料或铁材料构成。这些对接的坯件8和9通过一接缝10相互材料锁合连结。为此，使铁材料构成的坯件9按图4在构成对接点的边缘设有两面的斜切面11，其与铁材料的连接区域的其余表面一样设有优选锌基的涂层。在待连接的坯件8和9组合以后，在对接区域内将一种铝基的焊接填充料12涂敷在坯件8和9的两侧面上并且借助于电弧熔化，此时在坯件8的铝材料与构成接缝10的铝基焊接填充料12之间产生一熔化冶金的焊接。该通过铝材料的熔化得到的焊接由坯件8和焊接填充料12的一致的阴影线表示，其中坯件8的原来的边缘用虚线指示。熔化的焊接填充料12为在铁材料构成的坯件9上的结合形成一焊料，不过其不仅涂敷于两坯件8和9的直接的对接区域，而且跨接接口并在两面搭接铁材料的坯件9的边缘。其中形成焊料的焊接填充料12涂敷于一搭接区域内，该搭接区域具有一相当于至少三倍厚度d的宽度b。通过与其相关增大的结合长度一方面将在焊接区域内对接缝的承载能力起决定作用的应力水平限制到一允许的程度而另一方面由于相应长的腐蚀距离将连结的腐蚀引起的强度损失保持在连接的坯件8、9的较弱的基础材料的腐蚀引起的强度损失之下，从而在适宜的处理下在桁梁的整个使用寿命内连接区域具有至少相当于两坯件8、9的较弱者的强度值之强度值。
由于坯件8和9在其冷成形以前在平面状态下连接，金属薄板成型件4、5可以由连接的平面的薄板坯件8、9例如通过作为整体的弯曲或深冲成形。在该冷成形时无疑经由接缝10传递为坯件8、9的塑性变形所需要的力。由于接缝10的过高可以在连接的最初平面的坯件8、9的塑性成形通过工具的一相应的构成加以考虑，其例如在接缝10的区域内具有凹槽。但也可以例如通过一塑性变形削平该过高，如这在图4中用点划线所示。
在两金属薄板成型件4、5沿其各纵边凸缘6连接以后可以对桁梁加载，此时一沿箭头13方向作用冲击载荷导致空心成型件1在铝材料的纵向部分2的区域内的皱缩。与其相关的造成桁梁缩短的折叠形成用点划线示于图3中。由于空心成型件1的纵向部分2和3的不同的翘曲强度，在这些部分的相应的配置中经由在铝材料的纵向部分2的区域内的变形功吸收施加的冲击能，同时保持铁材料的纵向部分3基本上不变形。产生的力可以经由纵向部分2与3之间的接缝10传递，而不超过接缝10的允许载荷。

Claims (4)

1. 用于汽车车身的桁梁，包括至少两个沿其纵向边缘组成一个周边封闭的空心成型件的金属薄板成型件，该空心成型件具有至少两个通过一种接缝材料锁合地相互连结的纵向部分；其特征在于，空心成型件(1)的每两个相互连结的纵向部分(2、3)之一由一种铁材料而另一纵向部分(2)由一种铝材料构成，并且在空心成型件(1)的平缓对接的各纵向部分(2、3)之间的、形成一种钎焊连接的接缝(10)具有一种铝基的焊接填充料(12)作为焊料，该焊接填充料(12)以相当于该铁材料的厚度(d)的至少三倍的宽度(b)涂敷在一个铁材料的涂层上。
2. 按照权利要求1所述的桁梁，其特征在于，铁材料的纵向部分(3)在对接区域内至少在一侧面上设有斜切面(11)。
3. 用于制造按照权利要求1或2之一项所述的用于汽车车身的桁梁的方法，其中将至少两个由冷成形的平面坯件构成的金属薄板成型件连接成一个周边封闭的空心成型件，该空心成型件具有两个通过一种接缝材料锁合地相互连结的纵向部分；其特征在于，由两个相当于空心成型件的纵向部分的部分构成的各金属薄板成型件一边由一种铁材料而另一边由一种铝材料构成，首先将由铁材料和铝材料构成的部分的平面坯件通过一种钎焊连接以平缓对接的形式在应用铝基的焊接填充料情况下相互连结，为了构成接缝，将该焊接填充料在铁材料的坯件的两个侧面上通过熔化以相当于该铁材料的坯件的厚度的至少三倍的宽度涂敷在一个铁材料的涂层上，然后将各连接的坯件冷成形成各金属薄板成型件并随后将各成形的金属薄板成型件连接成所述空心成型件。
4. 按照权利要求3所述的方法，其特征在于，在各连接的坯件共同冷成形以前，将通过焊接填充料在各金属薄板成形件部分的坯件之间形成的接缝削平。
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