CN102300761A - 在a柱和窗玻璃横梁区域内的车身结构及相关制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在A柱(2)和窗玻璃横梁(3)区域中的车身结构，包括：在车身两侧各一A柱(2)，所述A柱在其柱结构方面具有一大致竖直地沿车辆纵向布置的A柱内钢板(8S)。一大致水平布置的窗玻璃横梁(3)在端侧分别利用焊接连接结构与相应的A柱内钢板连接。根据本发明，窗玻璃横梁(3)制成一复合构件，该复合构件包括一长形延伸的铝承载件(4A)和分别在端侧加长铝承载件(4A)的、但是与梁总长相比较短的钢板适配件(5S)，所述钢板适配件(5S)一方面分别通过焊接连接结构(16)与相应的A柱内钢板(8S)连接，另一方面分别通过铆接连接结构(17)与铝承载件(4A)连接。

Description

在A柱和窗玻璃横梁区域内的车身结构及相关制造方法
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分的、在A柱和窗玻璃横梁/风挡玻璃横向支承件(Scheibenquertraeger)的区域内的车身结构以及按权利要求7前序部分的相关制造方法。
背景技术
在常规的已知的这一类型结构中，相应对置的A柱由钢板构成并具有大致竖直地沿车辆纵向布置的A柱内钢板。这里大致水平布置的窗玻璃横梁也由钢板制成，并且在端侧分别与对应的A柱内钢板焊接连接。
在现代的车身中越来越多地采用轻金属或轻金属合金材料、特别是铝材料，以便通过减轻重量来降低燃料消耗。轻金属构件的刚性和连接技术不同于此前的常规的仅由钢板组成的结构，而由此引起的问题应当用与相应的车身部位精确匹配的材料混合体和相应的构件组合以及用在大批量生产的情况下经济的措施来解决。
为此已知一种复合车身件的应用(DE 198 43 824 A1)，该复合车身件由一车身外壳的大面积轻金属元件和一使该轻金属元件的边缘侧加强的钢元件组成，通过激光束连接而使它们(彼此)以一密封接缝连接。钢元件特别是可以在最终组装中用常规的焊接技术与相邻的钢元件连接。这里为制造复合车身件所用的、轻金属与钢的激光束连接技术只需要能在一侧接近搭接接缝，因此与其他已知的连接技术、例如需要在两侧接近的铆接相比较实现了在可接近性方面的自由性。但是激光束连接技术复杂并且成本高昂，因此在制造车身的大批量生产中的应用受到限制。
发明内容
本发明的目的是，对在A柱和窗玻璃横梁区域中的这种类型的常规的车身结构进行改进，以实现具有要求刚性的、在重量方面有利的(车身)结构，该结构利用适合于批量生产的连接技术(连接)。
所述目的如下地实现：窗玻璃横梁制成一复合构件，该复合构件包括一长形延伸的铝承载件和分别在端侧加长该铝承载件的、但是与梁总长相比较短的钢板适配件。在此，钢板适配件一方面分别通过焊接连接结构与相应的A柱内钢板连接，另一方面分别通过铆接连接结构与铝承载件连接。对于轻金属件和钢件的连接，已证明铆接连接特别是对于车身结构适合的稳定、经济并且能在很大范围内适应于具体条件的连接，其也可以应用于本发明的情况下。如果整个窗玻璃横梁都制成铝承载件，那么利用铝承载件所追求的相对于作为窗玻璃横梁的钢承载件的重量减轻便最大。但是在此情况下这种铝承载件却不可能利用铆接连接结构直接连接在钢板A柱上，这是因为为进行该连接必须使体积较大的铆接工具能在两侧接近，而这一点由于多个支承元件在连接区中彼此相遇而不能被满足。而为了能够在此情况下采用经济、有利的铆接连接技术，在长形延伸的铝件两侧借助铆接连接结构连接比较短的钢板适配件。这种作为复合件的窗玻璃横梁可以在最终组装前便被有利地制成预组装模块。在此，钢板适配件应当选择得尽可能短并且不长于铆接过程的接近性所要求(的长度)，从而尽可能少地削弱由比较长的铝承载件带来的重量优势。这样，可以特别是在最终组装时简单地通过常规的焊接连接结构使钢板适配件与A柱钢板相连接。
为此钢板适配件的长度相当于梁总长的约5％至10％，因此大致相当于为建立铆接连接结构而引入的优选用于冲压铆接的冲压铆接工具的阴模(Matrize)所需要的尺寸。
与车窗横梁相连接的A柱内钢板可以包括一下部的A柱下内钢板和一与该A柱下内钢板相连接的A柱上内钢板，其中它们的连接大致在高度上略低于窗护栏/窗台(Fensterbruestung)。由此，窗玻璃横梁被连接在A柱上内钢板的下部区域上。
在一种优选实施形式中，铝承载件包括一上部的铝板上承载件和一下部的铝板下承载件。在此，铝板上承载件和两侧的钢板适配件通过至少一个铆接连接结构相连接，其中钢板适配件分别利用至少一个弯折的焊接凸缘贴靠在相应的A柱内钢板上，所述钢板适配件在所述焊接凸缘处借助于至少一个电阻点焊结构建立连接。而铝板下承载件一直引导到A柱内钢板上，并利用至少一个弯折的铆接凸缘贴靠在那里，其中，在所述铆接凸缘处由于更好的可接近性而能直接建立铆接连接结构。
对于其余的结构，一A柱外钢板从上方与所述A柱内钢板相接合并以一搭接接头贴靠在钢板适配件上。在位于其下方的铝板下承载件中、在所述搭接接头下方设有一通孔用以供焊钳的电极进入，从而能为连接A柱外钢板和钢板适配件而建立电阻点焊结构。
上述的铆接连接结构合适地通过冲压铆接实施，为此一般利用空心铆钉可达到的强度便足够。但是根据具体情况也可以为了建立更高的强度和刚度而在相应的搭接接头处进行利用实心铆钉的、必要时利用附加的粘接的冲压铆接。
在制造方法方面如下地实现本发明的目的：将窗玻璃横梁制成包括铝承载件和利用铆接连接结构连接的钢板适配件的复合构件。在最终组装时，使窗玻璃横梁利用钢板适配件通过电阻点焊结构分别连接在A柱内钢板上，必要时利用铝板下承载件直接通过铆接连接结构使该窗玻璃横梁连接在相应的A柱内钢板上。随后必要时经由一通孔、借助电阻点焊结构将一A柱外钢板连接在相应的钢板适配件上。
用这种工艺流程可以方便和经济地建立单个构件的必要连接。
附图说明
借助附图详细说明本发明。附图中：
图1示出在A柱和窗玻璃横梁区域中的车身结构的左内侧的示意性透视图。
图2示出沿图1的A-A线的示意性剖视图。
具体实施方式
图1以从斜上方观察的视角示意性地示出在左侧的A柱2和窗玻璃横梁3(局部示出)的内部区域中的车身结构的视图。窗玻璃横梁3制成一由长形延伸的铝承载件4A和分别连接在端侧的钢板适配件5S组成的复合件(铝件的附图标记具有尾标A，钢件的附图标记具有尾标S)。
由图2中的沿A-A线的示意性剖视图可以更具体地看到，铝承载件4A包括铝板上承载件6A和铝板下承载件7A。这里钢板适配件5S相应地连接到铝板上承载件6A上以使其加长。
A柱2包括A柱内钢板8S，该A柱内钢板又包括下部的A柱下内钢板9S和上部的A柱上内钢板10S，其中下部的A柱下内钢板和上部的A柱上内钢板的连接部位18略低于窗护栏。窗玻璃横梁3连接在A柱上内钢板10S上。
由图2可见，铝板上承载件6A在端侧由钢板适配件5S加长，并在搭接接头11处利用一(示意性表示的)半空心铆钉连接件12连接。此外，钢板适配件5S在端侧具有一弯折的焊接凸缘13。铝板下承载件7A在长度上相当于铝板上承载件6A与相应连接在端侧上的钢板适配件5S(之和)，该铝板下承载件在端侧相应地具有一弯折的铆接法兰14。此外在钢板适配件5S下方相应地设有一通孔15。窗玻璃横梁3可以制成一预组装模块。
为了进行最终组装，使窗玻璃横梁3在两侧利用焊接凸缘13和铆接凸缘14紧靠在相应的A柱上内钢板10S上，并且在焊接凸缘13上利用焊接连接结构16进行连接，而在铆接凸缘14处通过利用空心铆钉的冲压铆接来利用铆接连接结构17进行连接。
接着安装从上方接合A柱内钢板8S的A柱外钢板19S，该A柱外钢板以搭接接头20在通孔15的上方从上面贴放在钢板适配件5S上。由此，借助于电阻点焊来建立在A柱外钢板19S和钢板适配件5S之间的焊接连接结构21。
附图标记表
1车身结构
2A柱
3窗玻璃横梁
4A铝承载件
5S钢板适配件
6A铝板上承载件
7A铝板下承载件
8S A柱内钢板
9S A柱下内钢板
10S A柱上内钢板
11搭接接头
12半空心铆钉连接结构
13焊接凸缘
14铆接凸缘
15通孔
16焊接连接结构
17铆接连接结构
18(在A柱上的)连接结构
14S A柱外钢板
20搭接接头
21焊接连接结构

Claims (7)

1.在A柱(2)和窗玻璃横梁(3)区域中的车身结构，包括：
在车身两侧各一A柱(2)，所述A柱在其柱结构方面具有一大致竖直地沿车辆纵向布置的A柱内钢板(8S)，
一大致水平布置的窗玻璃横梁(3)，该窗玻璃横梁在端侧分别利用焊接连接结构与相应的A柱内钢板(8S)连接，
其特征为：
窗玻璃横梁(3)制成一复合构件，该复合构件包括一长形延伸的铝承载件(4A)和端侧的分别加长铝承载件(4A)的、但是与梁总长相比较短的钢板适配件(5S)，
所述钢板适配件(5S)一方面分别通过焊接连接结构(16)与相应的A柱内钢板(8S)连接，另一方面分别通过铆接连接结构(17)与铝承载件(4A)连接。
2.按权利要求1的车身结构，其特征为：钢板适配件的长度相当于梁总长的约5％至10％，因此大致相当于为建立铆接连接结构(17)而引入的冲压铆接工具的阴模所需要的尺寸。
3.按权利要求1或2的车身结构，其特征为：
A柱内钢板(8S)包括一A柱下内钢板(9S)和一与该A柱下内钢板相连接的A柱上内钢板(10S)，其中该连接(18)在高度上略低于窗护栏，窗玻璃横梁(3)连接在A柱上内钢板(10S)的下部区域上。
4.按权利要求1至3之任一项的车身结构，其特征为：
所述铝板承载件包括一上部的铝板上承载件和一下部的铝板下承载件，
所述铝板上承载件(6A)和钢板适配件(5S)在一搭接接头(11)处利用至少一个铆接连接结构(12)相连接，
所述钢板适配件(5S)具有至少一个贴靠在所述A柱内钢板(8S)上的、弯折的焊接凸缘(13)，所述钢板适配件在所述焊接凸缘处借助于至少一个电阻点焊结构(16)建立连接，以及
所述铝板下承载件(7A)一直引导到A柱内钢板(8S)上，并利用至少一个弯折的铆接凸缘(14)贴靠在那里，在那里建立至少一个铆接连接结构(17)。
5.按权利要求4的车身结构，其特征为：一A柱外钢板(19S)与所述A柱内钢板(8S)相接合并从上方以一搭接接头(20)贴靠在所述钢板适配件(5S)上，
在所述搭接接头下方在铝板下承载件(7A)中设置一通孔(15)用以供焊钳的电极进入，用以为连接A柱外钢板(19S)和钢板适配件(5S)而建立电阻点焊结构。
6.按权利要求1至5之任一项的车身结构，其特征为：所述铆接连接结构(12、17)通过冲压铆接--优选利用半空心铆钉、必要时也利用实心铆钉和附加的粘接--建立在对应的搭接接头(11、14)处。
7.用于制造按上述权利要求之任一项的、在A柱(2)和窗玻璃横梁(3)的区域中的车身结构的制造方法，其特征为：
将作为包括铝承载件(4A)和利用铆接连接结构(12)连接的钢板适配件(5S)的复合构件的窗玻璃横梁(3)制成一预组装模块，
在最终组装时，使窗玻璃横梁(3)利用钢板适配件(5S)通过电阻点焊结构(16)分别连接在A柱内钢板(8S)上，必要时利用铝板下承载件(7A)直接通过铆接连接结构(17)使该窗玻璃横梁连接在相应的A柱内钢板(8S)上，
必要时随后经由一通孔(15)、借助于电阻点焊结构(21)分别将一A柱外钢板(19S)连接在相应的钢板适配件(5S)上。
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