CN101920724B

CN101920724B - 车辆顶部加固部件

Info

Publication number: CN101920724B
Application number: CN201010194858.8A
Authority: CN
Inventors: 肖恩·迈克尔·摩根斯; 约翰·帕特里克·乔伊斯
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2030-06-07
Also published as: CN101920724A; US9085327B2; DE102010023220A1; US20100314911A1; MX2010006343A

Abstract

本发明涉及一种车辆顶部加固不见。一种车体结构，其包含车体侧板、具有相对侧的顶部面板，以及将顶部面板沿接触线连接到车体侧板的钎焊接头，其中，每个车体侧板包含顶部安装面。顶部面板包含在中心部的每一侧上的凸起边缘部、具有从每个凸起边缘部向下延伸到中心部的倾斜面的特征线，以及在凸起边缘部下方弯曲、在顶部面板的每一侧的侧安装凸缘。每个侧安装凸缘具有有对应的顶部安装面的接触线。

Description

车辆顶部加固部件

技术领域

本发明涉及一种车辆顶部内的加固部件，其通过吸收施加到顶部的垂直力(例如安装力)防止对薄钢顶的损害。本发明还涉及一种顶部面板内的特征线，其设置成防止钎焊操作过程中所使用的工具带来的损害。

背景技术

典型的机动车辆的结构包括将各种单独的冲压金属板件(stampedsheet metal parts)接合成组合式组件，例如车体侧板(body side panel)。接合组件的公知方法被称为分层建造顶部结构方法(a layered build roofconstruction method)，该方法允许顶部面板在其它组件已经接合并且留下车架台(framing station)后接合到其它组件。因此，顶部面板必须在组件已经以固定关系接合之后安装并且固定到例如外车体侧板上。

将顶部面板连接到车体侧板的一个可取方法是钎焊。钎焊可以包含，例如，接合工艺，通过接合工艺将填充材料或合金加热到高于大约420℃-450℃的熔融温度并且通过毛细管作用使其在两个或多个紧贴部件之间分布。在其液体温度下，熔融的填充材料或合金以及助熔剂(flux)会与贱金属(base metal)的薄层相互作用，并且冷却以形成坚固的密封接合。钎焊填充材料或合金的熔融温度可以低于被接合的材料的熔融温度。典型地，钎焊需要在被接合的表面之间存在零间隙条件(实质上没有间隙)。

为了实现顶部面板和车体侧板之间的零间隙条件，可以利用一个或多个推块(pusher block)施加安装力从而将顶部面板挤压到车体侧板的顶部安装面。可以将这样的安装力施加到顶部面板的每一侧。因为必须对顶部面板施加安装力，顶部面板必须具有足够的强度以承受这样的力而不发生永久性变形。目前，经受这样的安装力的顶部面板必须具有提供足够强度以承受安装力而不发生永久性变形的厚度。

发明内容

本发明提供一种将车辆顶部面板连接到相对的车体侧板的方法。该方法包含：将车辆顶部放置在相对的车体侧板上，车辆顶部包含特征线；向顶部面板施加安装力以产生顶部面板和每个车体侧板之间的接触线，特征线吸收对安装力作出反应的车辆顶部的垂直变形；以及通过钎焊、焊接、粘合剂以及紧固件中的一种将顶部面板连接到车体侧板。

本发明还提供一种制造钢车顶面板的方法，该车顶面板的厚度小于0.63mm并且其能够承受垂直于顶部面板总体所处平面施加的安装力。该方法包含冲压车辆顶部面板使得在车辆顶部面板的每一边形成凸起边缘部。冲压顶部面板产生凸起边缘部而产生特征线，该特征线通过吸收至少一部分安装力的吸收加强顶部。

本发明还提供一种车辆顶部面板，其通过安装力的施加和钎焊连接到车体侧板。该顶部面板包含厚度小于0.63mm的冲压金属板、在顶部面板外边缘的凸起边缘部、中心部，以及从中心部延伸到凸起边缘部的特征线。

本发明进一步提供一种车体结构，包含：包含顶部安装面的车体侧板、具有相对侧的顶部面板，以及将顶部面板沿接触线连接到车体侧板的钎焊接头。顶部面板包含在中心部每一侧的凸起边缘部、具有从每个凸起边缘部向下延伸到中心部的倾斜面的特征线，以及在顶部面板的每一侧的侧安装凸缘，该侧安装凸缘在凸起边缘部的下方弯曲。每个侧安装凸缘具有有对应的顶部安装面的接触线。

在下述说明书中将部分解释本发明的附加目的和优点，部分本发明的附加目的和优点从说明书中将显而易见，或可以通过对本发明的实施得知部分本发明的附加目的和优点。通过权利要求书中特别指出的要素和组合将认识并且实现本发明的目的和优点。

应当理解的是前面的总体说明以及以下的详细说明仅是示例性和说明性的，并不是对本发明的限制。

包含在本说明书内并且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例，并且用于与说明书一起解释本发明的原理。

附图说明

图1是根据本发明的某些实施例的包括加固部件的顶部面板的横截面图，为了接合，该顶部面板放置在车体侧板上。

图2是根据本发明的某些实施例的包括加固部件的顶部面板的俯视图。

具体实施方式

现在将详细参照附图中表示的本发明的示例性实施例的实例。

图1表示车体结构的横截面，总体上用10表示，其包括车体侧板20和顶部面板30。在所示的实施例中，顶部面板30放在车体侧板20上，例如，就在将顶部面板30连接(例如，通过钎焊)到车体侧板20之前。尽管图1中仅示出顶部面板30的一侧和车体侧板20的相互作用，但相对的车体侧板(图中未示出)和顶部面板部份与图示对称。

在本发明的某些实施例中，车体侧板20可以包含单独的冲压金属板件，它们焊接在一起以形成确定车门合围的A-柱、B-柱、C-柱和上部(图1是其示例性横截面)以及其它车辆部件。车体侧板20的各部件可以包括，例如，外侧部22、车体侧加固结构24、从外侧部22向内并向下延伸的顶部安装面26，以及从顶部安装面26向内延伸的大致水平部28。本领域的技术人员可以理解的是：上前顶部头板(图中未示出)可以连接到车体侧板20并且横向延伸穿过车体结构10连接到相对的车体侧板(图中同样未示出)。对于分层建造顶部结构，车体侧板和顶部头板可以在车架台(图中未示出)连接在一起(例如，通过焊接、粘合剂、紧固件、钎焊，或者其它适当的方法)，从而在将顶部面板30安装并连接到一个或多个组件之前形成一个或多个组件，这一过程可以发生在组件离开车架台之后。

大致水平部28和车体侧加固结构24可以连接，例如，通过焊接连接。在大致水平部的上方，顶部安装面26可以沿车辆的长度延伸(例如，沿车体侧板的上部从车体侧板的前部向后部延伸)从而与顶部面板30紧密配合，并且顶部安装面26可以包含相对于水平面呈一定角度(例如，从大约30°到大约60°)的单一表面。具体地，在所示的示例性实施例中，顶部安装面可以以相对于水平面大约45°的角度延伸。顶部安装面26的角度可以允许顶部面板位置根据顶部面板30的公差以及车体侧板20之间的间距的公差而垂直地变化，同时还允许顶部面板30和车体侧板20之间的牢固配合(tight fit)。如上所述，当利用连接工艺(例如激光钎焊)得到平滑外观时，牢固配合(例如，零公差条件)是合乎需要的。

如上所述，在分层建造顶部结构中，顶部面板30可以安装在相对的车体侧板20上，例如，在车体侧板20已经离开车架台(图中未示出)之后，车架台将左车体侧板20、对应的右车体侧板(图中未示出)和车身下部(图中未示出)固定在一起。然后，到车体结构10在车架台内完成时，左侧的顶部安装面26和右侧的对应顶部安装面(图中未示出)之间的间距固定。此外，典型地，顶部面板30在它们已经与车体结构的其它组件固定之后安装并固定到车体侧板20，使得相对的顶部安装面之间的距离固定。

在本发明的多个实施例中，顶部面板30包括由部分32a和32b构成的主要部分，以及可以在顶部面板的主要部分的外部32a的下方横向延伸的侧安装凸缘34(图中仅示出一侧)。在某些实施例中，顶部面板30的侧安装凸缘34以相对于水平面大于90°的角度从顶部主要部分的外部32a向下延伸。然而，本领域的技术人员将认识到：侧安装凸缘并非必须以大于90°的角度延伸。实际上，顶部面板甚至不需要包含侧安装凸缘34。然而，在本发明的某些实施例中，将侧安装凸缘34设置成足够大的角度以促使每一侧安装凸缘34和对应的顶部安装面26之间的线接触，因此有利于顶部面板30到车体侧板20的安装。在图1所示的示例性实施例中，顶部安装面26以相对于水平面45°的角度α延伸，并且对应的侧安装凸缘34以相对于水平面大于135°的角度β延伸。侧安装凸缘34和顶部安装面26之间的线接触可以在(1)侧安装凸缘和顶部安装面的角度内，以及在(2)车体侧板之间的间距内容许公差，同时还要确保侧安装凸缘34和其对应的顶部安装面26之间的牢固配合(例如，用于钎焊的零公差条件)。

为了确保足以用于这样的连接方法(例如钎焊)的零公差条件，可以向顶部面板30施加安装力F从而将顶部面板30压到顶部安装面26上，该安装力F可以是，例如，大约三磅到大约四十磅。在某些实施例中，通过多于一个的推块50施加安装力F。推块50可以，例如，将顶部面板主要部分的外部32a压到顶部面板的每一侧上，该位置通常邻近顶部面板的边缘，在所示的实施例中，顶部侧安装凸缘34接触顶部安装面26。由每个推块50施加的安装力应当减至最低，但应当足以在顶部安装面26和顶部侧安装凸缘34之间获得对于期望的安装方法(例如，钎焊)来说适当的配合(例如，零公差)。如果顶部安装面26和顶部侧安装凸缘34沿它们之间的接触线恰当匹配，那么由推块施加的力可以减小。在本发明的多个实施例中，例如对于典型的中型小轿车，可以在车辆的每一侧使用五到六个推块，每个施加三到四十磅的安装力F。在本发明的某些实施例中，不需要固定安装力F，并且可以逐车辆(vehicle-by-vehicle basis)或者逐模型(model-by-model basis)施加安装力F，例如，施加到一定程度以便顶部安装面26和顶部侧安装凸缘34之间的配合足以满足所期望的安装方法(例如，钎焊)。

因为对顶部面板30施加安装力F，所以顶部面板30必须具有给予其足够强度以容许这样的力而不发生永久性变形或者至少适当地限制永久性变形量的厚度T₁。经受推块50的安装力F的典型的中型小轿车的最小钢顶厚度T₁大约为0.63mm。在本发明的多个实施例中，钢顶厚度T₁可以是，例如，大约0.53mm到大约0.60mm。使顶部面板的厚度最小化是需要的，因为其可以减少材料成本和总体车辆重量。根据本发明，可以通过利用两个或多个加固部件(例如，下述的特征线)实现在不增加顶部厚度的情况下增加顶部强度，或者尽管减小顶部厚度但增加顶部强度。如图2所示，根据本发明的顶部面板30可以包含两个或多个在顶部面板30中的特征线36，该特征线36加强顶部面板30，并且甚至在实施安装力时允许顶部面板的厚度T₁减小到大约0.53至大约0.60mm，或者从典型的厚度中减小大约0.03mm到大约0.10mm。因此，对于典型的中型小轿车的钢顶，可以实现大约1.52kg的重量减轻。

根据本发明的特征线36可以具有深度D，例如，对于普通的中型小轿车来说，D为大约3.0mm到大约5.0mm。在某些实施例中，在不引起冲压问题或者美观问题的情况下，可以将特征线36制得尽可能深。每条特征线36可以相对于水平面向下倾斜大约30°到大约85°的角度γ，或者在某些实施例中，以相对于水平面大约45°的角度γ倾斜。在多个实施例中，在冲压和美观的限制范围内可以将角度γ增大以尽可能快地向下降低。本领域的技术人员将认识到：特征线36向下倾斜的角度甚至可以包括，例如，相对于水平面达到大约135°的角度γ，该角度给予特征线36可能的后倾角。在本发明的多个实施例中，特征线36的深度在其前端和后端逐渐减小至零(成为整体顶部表面)。

特征线36的倾斜面S_V允许特征线36吸收部分施加到车辆顶部的垂直力，例如由推块50施加的安装力F，该倾斜面S_V在顶部面板30的外部32a和顶部面板30的中心部32b之间延伸。特征线36可以通过使施加安装力F的区域变硬并且分散所施加的安装力F从而抵抗顶部面板30的变形，以防止可能成为永久性并且干扰顶部面板30和车体侧板20之间产生线接触的局部变形。典型地，实质上垂直于顶部总体所处的平面施加安装力F。通过提供反作用面吸收部分的充分垂直施加的安装力F，特征线36加强顶部面板30，因此允许对经受给定推块力的顶部面板使用更薄的钢。例如，如前所述，特征线可以允许使用具有大约0.53mm到大约0.60mm的最小厚度的钢顶，因此节省每辆车辆的重量和材料，该特征线沿邻近安装力施加位置的中型小轿车顶部面板的每一侧延伸。

在本发明的某些实施例中，顶部面板主要部分的凸起边缘部(raisedbead portion)(外部)32a的厚度T₂可以大于顶部面板主要部分的中心部32b的厚度T₁。当特征线通过冲压形成时会出现这样的厚度差，但通过其它方式形成时也会发生，例如构建具有较厚凸起边缘部32a的3片的顶部。邻接推块50的较厚凸起边缘部32a在提供附加顶部强度以承受在施加安装力F的位置处由每个推块50施加的安装力中是有优势的。在某些实施例中，凸起边缘部32a和中心部32b之间厚度的差值可以从大约0mm到大约0.01mm。凸起边缘部32a和中心部32b之间厚度的差值可以例如利用定制轧坯(tailor rolled blank)使其大于0.10mm。

图2表示根据本发明的顶部面板30的示例性实施例的俯视图。顶部面板30包括前部42、后部44和两侧46和48。根据多个实施例，两侧46和48可以实质上为镜像。顶部面板30的前部42可以包括前挡风玻璃安装凸缘50。顶部面板30的后部44可以包括后挡风玻璃安装凸缘52。在所示的示例性实施例中，每个特征线36沿顶部的长度从邻近顶部面板30的前部42的第一端E₁在侧面延伸至邻近顶部面板30的后部44的第二端E₂。在本发明的多个实施例中，特征线36可以总体上与顶部面板30接合到车体侧板20处的线，例如钎焊线平行。在某些实施例中，可以将特征线36向内与钎焊线隔开大约宽度W(例如大约40mm)。本领域的技术人员将认识到：根据本发明，出于功能和美观的考虑，可以调整间距W，并且该间距W对于不同的车型可以不同。特征线36可以总体上与顶部面板30的边缘平行而非总体上与钎焊接头平行，顶部面板30的边缘可以与钎焊接头相同。

在本发明的某些实施例中，外边缘部32a可以逐渐升高并脱离顶部面板的主要部分。在根据本发明利用冲压形成顶部面板的实施例中，边缘32a可以是高于顶部面板30的中心部32b的阶梯型，或者中心部32b可以是低于顶部面板30的边缘32a阶梯型。

在多个实施例中，特征线36可以从顶部面板30的前部和后部隔开距离O，使得特征线36不一直延伸到顶部面板30的前部和后部。距离O可以是，例如，对于中型小轿车，大约25mm。距离O不需要总是一样的，例如其可以基于美观(例如，使可见度最小化)和功能(例如，充分地增加顶部强度)考虑的结合。在利用钎焊的某些实施例中，特征线36至少沿每个钎焊接头B的长度延伸，例如，具有长度L，该长度实质上与钎焊接头的长度相同，以容许典型的用于顶部钎焊中的一个或多个推块。

在本发明的某些实施例中，可以利用钎焊接头B(例如由激光钎焊形成)(参照图1)将顶部面板30固定到车体侧板20。然而，本领域的技术人员将认识到：可以利用其它类型的连接工艺代替钎焊。

尽管已经对本发明的某些实施例进行详细说明，但本发明所属领域的技术人员将认识到用于实践权利要求所限定的本发明的各种可选择的设计和实施例。所属领域的技术人员考虑说明书以及于此公开的发明的实践，本发明的其它实施例将显而易见。说明书和实例应解释为仅是示意性的，本发明的实际范围和思想由权利要求所限定。

Claims

1.一种车辆顶部面板，其通过安装力的施加和钎焊连接到车体侧板，该顶部面板包含：

厚度小于0.63mm的冲压金属板；

在顶部面板的中心部的外边缘的凸起边缘部；

中心部，所述凸起边缘部至少部分延着车顶方向高于所述中心部；以及

从中心部延伸到凸起边缘部的特征线。

2.根据权利要求1所述的车辆顶部面板，其特征在于，特征线包含从顶部面板的凸起边缘部延伸到顶部面板的中心部的倾斜面。

3.根据权利要求2所述的车辆顶部面板，其特征在于，倾斜面以相对于水平面30°到85°的角度延伸。

4.根据权利要求3所述的车辆顶部面板，其特征在于，倾斜面以相对于水平面45°的角度延伸。

5.根据权利要求1所述的车辆顶部面板，其特征在于，特征线的深度为3.0mm到5.0mm。

6.根据权利要求5所述的车辆顶部面板，其特征在于，顶部面板通过钎焊接头连接到车体侧板，并且特征线与钎焊接头隔开并且与钎焊接头平行。

7.根据权利要求6所述的车辆顶部面板，其特征在于，特征线与钎焊接头隔开40mm的距离。

8.根据权利要求6所述的车辆顶部面板，其特征在于，特征线的长度与钎焊接头的长度实质上相同。

9.根据权利要求1所述的车辆顶部面板，其特征在于，特征线与顶部面板的前部以及顶部面板的后部隔开。

10.根据权利要求9所述的车辆顶部面板，其特征在于，特征线与顶部面板的前部和后部隔开25mm的距离。

11.根据权利要求1所述的车辆顶部面板，其特征在于，进一步包含侧安装凸缘，该侧安装凸缘以相对于水平面大于90°的角度在凸起边缘部的下方弯曲。

12.一种车体结构，包含：

包含顶部安装面的车体侧板；

具有相对侧的顶部面板，包含：

在中心部的每一侧上的外边缘的凸起边缘部，所述凸起边缘部至少部分延着车顶方向高于所述中心部；

具有从每个凸起边缘部向下延伸到中心部的倾斜面的特征线；以及

在顶部面板的每一侧的侧安装凸缘，该侧安装凸缘在凸起边缘部的下方弯曲，每个侧安装凸缘具有对应的顶部安装面的接触线；以及

将顶部面板沿接触线连接到车体侧板的钎焊接头。

13.根据权利要求12所述的车体结构，其特征在于，特征线包含从顶部面板的凸起边缘部延伸至顶部面板的中心部的倾斜面。

14.根据权利要求13所述的车体结构，其特征在于，倾斜面以相对于水平面30°到85°的角度延伸。

15.根据权利要求14所述的车体结构，其特征在于，倾斜面以相对于水平面45°的角度延伸。

16.根据权利要求12所述的车体结构，其特征在于，特征线与钎焊接头隔开40mm的距离。

17.根据权利要求1所述的车辆顶部面板，其特征在于，所述中心部的厚度小于所述凸起边缘部的厚度。