CN102328695A - 尤其位于汽车车身前端上的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其位于汽车车身前端上的装置，该装置用于借助隔板(6)将具有空心型材的第一梁(1)的端部区域与具有空心型材的第二梁(2)的连接区域(5)，尤其是连接凸缘相连，其中，为了补偿制造公差，在第一梁(1)和隔板(6)之间设有一个以端侧至少局部地环绕隔板(6)中的开孔(10)布置的连接元件(8)，该连接元件(8)又与第一梁(1)连接。按照本发明，隔板开孔(10)的开孔边缘棱区域(10a)并且因此该隔板开孔(10)这样确定尺寸并且设计，尤其是开孔边缘棱区域(10a)这样径向向内地伸入梁连接区域的空心型材区域，使得第二梁(2)的与其连接区域(5)连接的端侧横截面壁区域(4a，4’a)在一定的公差范围内间接或直接地由隔板(6)支承。

Description

尤其位于汽车车身前端上的装置

技术领域

本发明涉及一种尤其位于汽车车身前端上的装置，该装置用于借助隔板将具有空心型材的第一梁尤其是纵梁的端部区域与具有空心型材的第二梁尤其是横梁的对应连接区域相连，其中，尤其为了补偿制造公差，在第一梁和隔板之间设有一个以端侧至少局部地环绕隔板中的开孔布置的连接元件，该连接元件又与第一梁连接。

背景技术

DE 102005054250A1描述了一种这样的装置，其中隔板分别通过连接件与纵梁连接。连接件由两个构成直角的钢板边角组成，其中之一对接地焊接在隔板上，而另一个焊接在纵梁的端部区域上，这两个钢板边角在装配状态下大约形成一个可伸缩地伸入纵梁中的四方管。在将隔板沿车辆纵向尺寸准确地校准后，将已焊接在隔板上的钢板边角与纵梁焊接，并且将已与纵梁焊接的钢板边角与隔板焊接。除了隔板和纵梁上的焊接加工增加了安装耗费，这个在横梁与纵梁之间尤其在碰撞条件下受到较大负荷的连接的强度在必要时也不能令人满意。例如无法确保那个需要在第二次中与隔板连接的钢板边角是否真正贴靠在隔板上还是留有可能对焊接连接不利的缝隙。

此外，由DE 10135158A1已知一种用于安装隔板和汽车纵梁的方法，其中，在隔板上设有凸缘，这些凸缘借助点焊与设计为空心型材梁的纵梁相连。

由DE 10346893A1已知一种带有隔板的结构，其中，隔板在端侧布置在纵梁的自由端处并且可以与保险杠的变形元件连接。为了能够沿车辆纵向调节前端部，每根纵梁都设有一个容纳和固定元件，该元件一方面可以固定在各对应纵梁的隔板上或已集成在该隔板中，而另一方面可以与前端部连接。该容纳和固定元件可以设计为特殊的构件并且固定在纵梁的隔板上。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种按本发明所述类型的装置，其在制造和安装方面耗费较小，并且工艺可靠地实现了较高的连接强度。

该技术问题按本发明通过一种装置解决，该装置用于借助隔板将具有空心型材的第一梁的端部区域与具有空心型材的第二梁的连接区域相连，其中，尤其为了补偿制造公差，在第一梁和隔板之间设有一个以端侧至少局部地环绕隔板中的开孔布置的连接元件，该连接元件又与第一梁连接。按照本发明，隔板开孔的开孔边缘棱区域并且由此该隔板开孔这样确定尺寸并且设计，使得第二梁的与其尤其通过连接凸缘构成的连接区域连接的端侧横截面壁区域在一定的公差范围内间接或直接地由隔板支承。为了相应地确定隔板开孔的尺寸并且设计该隔板开孔特别有利的是，使开孔边缘棱区域至少局部地这样径向向内地伸入梁连接区域的空心型材区域中，由此提供隔板按本发明所期望的支承功能。

通过这种按本发明的解决方案，即使在第二梁的端侧横截面壁区域由于生产技术和/或制造技术上的生产公差而向内朝空心型材区域的方向错移(这使得该横截面壁区域在第二梁受到基本上垂直于隔板指向的力加载时在没有支承的情况下可能向内卷折到第一梁的空心型材区域中)的安装情况下，也能够实现对于第二梁可靠的支承，而且也不会带来因增加第二梁壁厚所造成的附加的材料耗费。

这例如在与汽车车身前端的纵梁-横梁布置结合时特别有利，其中，纵梁构成所述第一梁并且横梁构成所述受到力加载的第二梁。横梁受到的具有垂直于隔板平面的力分量的力加载例如会由碰撞产生。

开孔边缘棱区域和由此隔板开孔的按本发明的构造特别在与多构件式隔板结合时是有利的，其中隔板是这样一种构件，在其上至少局部环绕隔板开孔地布置有一个连接元件，因为在此与隔板-连接元件为一体式单构件的构造不同，不需要耗费的附加弯曲和变形措施，以便以按本发明期望的方式相对于第二梁的端侧横截面壁区域的连接在一定的公差范围内设计并且确定隔板开孔的尺寸，并且由此提供隔板在开孔区域内按本发明所期望的支承功能。

在此，原则上能以不同的方式方法，例如通过一个单构件式或多构件式并且敞开的或封闭的空心型材生产连接元件，该空心型材以接下来还要进一步说明的方式方法固定在隔板上。

按照第一种实施形式可以规定，空心型材由材料相同的和/或一体式的，尤其是封闭的型材部件构成。这种型材部件可以例如通过挤压成形或类似工艺生产。但可选地，空心型材也可以由一个变形为敞开或封闭的型材部件的材料带构成。这种材料带优选是带钢。另外可选的是，空心型材也可以由多个预成形和/或变形的型材部件组成。在必要时所述各生产方法也可以在技术上合理时相互结合。

特别优选的是通过一个在必要时由多个材料带组成的材料带生产空心型材，其中，彼此邻接的型材部件或型材部件区段可以借助卡锁啮合部拉链式地或咬合式地连接，以形成确定的，尤其是封闭的空心型材几何形状。可选地或附加地，各型材部件或型材部件区段也可以为形成确定的空心型材几何形状而材料连接地和/或材料接合或形状配合地相互重叠地连接。这可以使空心型材连接元件通过制造技术上的简单匹配而轻易地形成各种期望的几何形状。

此外按照一种优选设计方案建议，连接元件对接地焊接在隔板上，并且该连接元件可以尤其在沿例如垂直于隔板平面的方向或沿纵向(X方向)对隔板进行精确校准后与第一梁连接，优选焊接。由此首先得到制造技术上简单的构件，它们可以对于公差不敏感地制造并且可以在彼此接合前尺寸准确地在隔板平面中或相对于例如车辆的纵梁-横梁布置沿横向和竖轴方向(Y和Z方向)校准，而沿纵向或垂直于隔板平面(X方向)的校准在安装到第一梁上时进行。此外，例如插入纵梁空心型材中的连接元件在必要时单构件式的构造会产生较高的强度以及与汽车车身前端(或尾部结构)的横梁之间抗弯刚性的连接。尽管在此结合汽车车身前端详细说明了本发明的思想，也无疑也可以结合车身尾部结构进行这样的改装。因此以下出于直观和简洁的原因只介绍结合汽车前部结构或车身前端的优选应用。

隔板和管件在几何上的简单构造还可以使它们由高强度的、更不易变形的材料或由更高强度或超高强度的钢材，尤其是钢板，优选例如由CPW800或HX420制成。由此实现在满足所需强度的同时减小在两个梁之间，例如在横梁与纵梁之间的连接区域内的材料厚度，并且与此相关地减小车身前端的重量。

隔板和连接元件可以通过激光束焊接特别少扭曲变形地，或可选地通过气体保护焊接，尤其是MAG焊接(熔化极活性气体保护焊)固定连接，其中，既可以在激光束接合中在连接元件位于隔板上的连接区域内施加焊缝，又可以在气体保护焊接中在连接元件之内和/或之外沿着其周向壁施加角焊接缝。建议的两种焊接方法确保了可简单形成的连接以及该连接的较高强度。

以特别适宜的方式，带有位于连接元件结构内部的开孔的隔板可以配设有连接在开孔边缘棱区域上或由该区域构成的、优选较小的边缘突出部或翻边，该边缘突出部或翻边以为隔板校准所需的周向间隙插入连接元件中，或者可选地从外部相应抓握或包绕该连接元件。开孔使隔板在对强度要求不高的区域内的重量减小，同时加强了凸缘部分。此外，用于焊接连接元件与梁的焊接工具可以在必要时穿过开孔引入。

最后，与隔板相连的连接元件例如管件与各配属的梁形状配合地和/或摩擦配合地和/或材料接合地，尤其通过电阻焊或点焊固定连接。

按照一种特别优选的设计方案还可以规定，连接元件在装配状态下至少局部地在表面贴靠连接部分中贴靠在第一梁的壁区域上。由此实现了简单并且良好的支承可能性以及可以将力良好地传导或引入各构件中。此外，由此实现了在足够大的宽度上支承的可能性，以便焊接连接元件与配属的梁。与此相关地特别优选的是，连接元件在装配状态下可伸缩式地插接到第一梁内，尤其是基本上形状配合地插接，并且因此从内部贴靠在梁壁区域上。但可选地或者在必要时附加地也可以规定，在一种等同的实施形式中，管件从外部例如形状配合地抓握第一梁，并且使得该管件从外部贴靠在梁壁区域上。

第一梁优选是汽车纵梁，并且第二梁是汽车横梁。

附图说明

以下通过更多的细节进一步阐述本发明的实施例。在示意性附图中：

图1示出了一个用于通过隔板连接纵梁和未进一步示出的汽车车身前端的横梁的装置；

图2以分解视图示出所述装置的隔板和连接元件；

图3示出沿图1的剖切线III-III剖切纵梁、带有连接元件的隔板以及横梁的垂直纵剖面；

图4以从斜后方观察的视图示出焊接有连接元件的隔板；

图5示出以按图4的剖切线V-V剖切的带有连接元件的隔板的剖视图，其中示出了两种可选的焊接方法；

图6示意性示出了连接元件在纵梁上的连接部分；

图7至图12示意性示出了连接元件的不同实施形式。

具体实施方式

图1示出具有空心型材的纵梁1的前端部区域和未进一步示出的汽车车身前端的固定在纵梁1上的横梁2，该汽车带有两根相互平行并且沿车辆纵向(X方向)延伸的纵梁1和连接这两根纵梁1的横梁2。横梁2以公知的方式支承汽车车身的前部模块构件，这些前部模块构件尺寸精确地连接在邻接的车身构件上。这需要使横梁2沿Y方向(横向)、Z方向(竖向)和X方向与纵梁1尺寸准确地配置。

横梁2具有前部变形元件3和沿车辆纵向定向的、具有空心型材的侧面变形元件4。在变形元件4上(图1中只示出了沿行驶方向的左侧变形元件4)连接有焊接上的垂直定向的连接凸缘5，该连接凸缘5螺纹连接在对应的、与纵梁1固定连接的、作为隔板的凸缘状隔板6上。延伸穿过钻孔7(参见图2)的固定螺栓和螺母未示出。

隔板6与纵梁1的连接分别借助一个用作连接元件的、具有确定长度的空心型材8(参见图2)进行，该空心型材8的外部轮廓结构与纵梁1在其端部区域内的内部轮廓结构或空心型材匹配；此外空心型材8例如可以配设有作为形状配合元件的压槽9，其与纵梁1中压印出的作为形状配合对应元件的压槽1a(参见图1)共同作用，也就是说这两个压槽在装配状态下基本上形状配合地相互啮合。

隔板6配设有大致居中的开孔10，该开孔带有成型在其开孔边缘棱区域10a处的翻边11，其中，该翻边11在装配状态下伸入空心型材8中。开孔10基本上与横梁2的连接凸缘5中的开孔5a一致。

如图3至图5所示，带有翻边11的开孔10的直径小于空心型材8的内部轮廓，从而形成了足够大的周向缝隙，该周向缝隙使得空心型材8可以在接合过程中沿Y和Z方向校准调节并且从而可以在一个平行于隔板平面的平面中相对于隔板6校正调节。

此外，隔板6在外部边缘区域中配设有环绕的折边12。翻边11和折边12均用于在与横梁2的连接凸缘5固定的平面中加固所述隔板6。

如尤其从图3中还可以看出，隔板开孔10的开孔边缘棱区域10a并且由此该隔板开孔10这样确定尺寸并且设计，尤其是开孔边缘棱区域10a这样径向向内地伸入梁连接区域的空心型材区域，使得变形元件4的并且由此第二梁2的与连接凸缘5连接的端侧横截面壁区域4a在相对于Z和Y方向用虚线示出的一定的公差范围内间接地由隔板6支承。因此如尤其用虚线画出的内部公差位置4’a所示，可以通过边缘棱区域10a相应地向内拉伸以简单的方式确保即使当存在这种如虚线画出的端侧横截面壁区域4’a所示的例如由于制造技术引起的偏差时，也能保证在沿图3的箭头F的方向对横梁2加载力时确保隔板6在此反握并且由此支承端侧横截面壁区域4′a，使得变形元件4通过其端侧横截面壁区域4’a即使在出现公差和随之的梁型材错移时也不会在碰撞或负载情况下被“挤压”到空心空间中(这导致变形元件4可伸缩地凹陷到纵梁1的空心梁区域中)，而是被形状配合地支承。由此防止了变形元件4向里卷折到或被卷入或拉入纵梁型材中，并且不用附加地增加横梁的材料厚度和因此重量，因此可以在整体上在重量相同的同时实现较高的纵梁承载力水平。以上所述只在图3中范例性地相对于Z方向示出。不言而喻的是Y方向也有类似情形。

对于预计可能存在更大偏差的情况，开孔边缘棱区域10a当然还可以进一步径向向内地延伸到梁连接部分的空心型材区域内。

此外，隔板6和空心型材8优选由超高强度的钢板，尤其是由具有确定板厚的CPW800或HX420钢板制造。

为了接合空心型材8和隔板6(参见图4和图5)，将这两者在尺寸精确地沿Y和Z方向配置后通过激光束焊接例如借助未示出的CO₂激光固定相连。

为此，将空心型材8以其端侧置放于连接区域较平坦的隔板6上，并且借助激光束能与隔板6对接地焊接。在此，激光束如图5中剖面图上方的附图标记13所示从隔板6背离空心型材8的一侧针对性地指向空心型材8的端侧。可以间隔地或环绕地施加激光焊缝。

但可选地，空心型材也可以通过激光束焊接作为角焊缝(丁字接头中的所谓I状焊缝)实现，如在图5中用附图标记13’示出的那样。该角焊缝13’相对于空心型材8既在内又在外地呈环绕状或区段式地设置。

还可选的是，空心型材8可以通过向后施加在隔板6上的角焊接缝14用气体保护焊接方法，尤其是MAG焊接相互固定。焊接缝14在此可以施加在空心型材8的周向壁之外和/或之内并且分别间隔地或连贯地延伸。焊接缝14在图5中剖面图的下方示出。

在该预安装后，分别将带有空心型材8的隔板6优选可伸缩式地(参见图3)推入纵梁1中并且尺寸精确地沿车辆纵向或X方向校准。

然后例如通过点焊方法将空心型材8与纵梁1焊接，其中，在管件8贴靠在纵梁1壁上的周向壁的整个周向区域内施加焊点15，这尤其在图6中可见。

在由此沿所有坐标系方向Y、Z和X校准地将隔板6固定在纵梁1上以后，横梁2通过其连接凸缘5与隔板6固定地螺栓连接。

通过由超高强度的钢板构成的构件或空心型材8和隔板6，可以在实现所述连接足够高的强度的同时减小隔板6和必要时连接凸缘5的壁厚。在必要时连接凸缘5也可以由超高强度的钢板制造。

最后，在图7至图12中示出了空心型材8的不同实施形式，所有实施形式均可以结合之前详细说明过的结构使用。

在图7中示出了空心型材8的一种实施形式，其中，空心型材由材料相同并且一体式的型材部件构成，该型材部件例如通过挤压成型制造。

作为这种一体式构造方式的替代，如图8中仅示意性示出的那样，空心型材8也可以由例如两个半壳8a和8b构成，它们沿着分隔平面A彼此分界并且形成敞开的空心型材8。代替分隔平面A，这两个半壳也可以例如沿着对角线上的分隔平面B分隔，如在图8中用虚线所示，或也可以与分隔平面A成直角地相互分隔，这通过用点画线画出的分隔平面C示出。在此，敞开的空心型材理解为这样的型材，其中两个半壳在分隔平面的区域内并不相连并且例如彼此具有缝隙间距17，当然也可以规定，两个半壳在各分隔平面的区域内相连，例如如以下还要借助图9、图11和图12进一步阐述的那样连接。

在图9中示出了这样一种实施形式，其中空心型材8由一体式的材料带，例如带钢构成，该带钢在压槽9的区域内相应地弯折或成型。在两个带钢端部8c，8d彼此邻接的区域中，空心型材配设有齿部连接或拉链式的Ω形或拼图式的闭合连接16，使得两个带钢端部8c，8d相互啮合并且相连，并且空心型材由此连接为一个封闭的型材部件。

图10示出了一个相应变形或成形的空心型材与图9类似的设计方案，然而其中，该空心型材在相互分界的带钢端部8c，8d的区域内不是封闭的，从而形成了一个敞开的空心型材8。也就是说，带钢端部8c，8d在此间隔一确定的缝隙间距17地相互对置。

图11示出了一种相应于图10的结构，但区别是带钢端部8c，8d在邻接区域内材料接合地通过一条在此仅用点画线示出的焊接缝18连接，从而在整体上形成了封闭的空心型材。

最后，在图12中示出了空心型材8的这样一种设计方案，其中，带钢端部8c，8d彼此在邻接区域内重叠，尤其是形状配合地重叠，并且借助一个在此未详细示出的或仅示意性示出的焊接缝19相互连接。

附图标记清单

1   纵梁

1a  压槽

2   横梁

3   变形元件

4   变形元件

4a  端侧横截面壁区域

4’a端侧横截面壁区域

5   连接凸缘

5a  开孔

6   隔板

7   钻孔

8   空心型材

8a  半壳

8b  半壳

8c  带钢端部

8d  带钢端部

9   压槽

10  开孔

11  翻边

12  折边

13，13’激光束应用

14  角焊接缝

15  焊点

16  闭合连接

17  缝隙间距

18  焊接缝

19  焊接缝

Claims (17)

1.一种尤其位于汽车车身前端上的装置，该装置用于借助隔板(6)将具有空心型材的第一梁(1)的端部区域与具有空心型材的第二梁(2)的连接区域(5)，尤其是连接凸缘相连，其中，尤其为了补偿制造公差，在所述第一梁(1)和隔板(6)之间设有一个以端侧至少局部地环绕所述隔板(6)中的开孔(10)布置的连接元件(8)，该连接元件(8)又与所述第一梁(1)连接，其特征在于，所述隔板开孔(10)的开孔边缘棱区域(10a)并且由此该隔板开孔(10)这样确定尺寸并且设计，尤其是所述开孔边缘棱区域(10a)这样径向向内地伸入梁连接区域的空心型材区域，使得所述第二梁(2)的与其连接区域(5)尤其是其连接凸缘连接的端侧横截面壁区域(4a，4’a)在一定的公差范围内间接或直接地由所述隔板(6)支承。

2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述空心型材(8)由材料相同的和/或一体式的，尤其是封闭的型材部件，优选由挤压成形的型材部件构成。

3.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述空心型材(8)由一个成型为敞开或封闭的型材部件的材料带，优选带钢构成。

4.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述空心型材(8)由多个预成形和/或变形的型材部件(8a，8b)组成。

5.按权利要求3或4所述的装置，其特征在于，彼此邻接的型材部件(8a，8b)或型材部件区段(8c，8d)借助卡锁啮合部(16)和/或材料接合地和/或材料接合或形状配合地相互重叠地连接，以形成确定的、尤其是封闭的空心型材几何形状。

6.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连接元件(8)对接地焊接在所述隔板(6)上，其中优选规定，所述隔板(6)和/或管件(8)由热成形的和/或更高强度的钢板制成，尤其由CPW800或HX420制成。

7.按权利要求6所述的装置，其特征在于，所述隔板(6)通过激光束接合，尤其通过激光束焊接与所述连接元件(8)固定连接，优选借助激光束穿过所述隔板(6)接合地将焊缝施加在所述连接元件(8)的端侧上和/或借助激光束接合在所述连接元件(8)位于所述隔板(6)上的连接区域中在该连接元件(8)之内和/或之外沿着其周向壁施加角焊缝。

8.按权利要求6所述的装置，其特征在于，所述隔板(6)通过气体保护焊接，尤其是MAG焊接与所述连接元件(8)固定连接，其中优选规定，在所述连接元件(8)位于隔板(6)上的连接区域内施加至少一个角焊缝(14)，尤其是在所述连接元件(8)之内和/或之外沿着其周向壁施加至少一个角焊缝(14)。

9.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连接元件(8)对接地焊接在所述隔板(6)上，其中优选规定，所述隔板(6)和/或所述管件(8)由轻金属板制成，尤其由铝板或镁板制成。

10.按权利要求9所述的装置，其特征在于，所述隔板(6)通过激光束接合，尤其通过激光束焊接与所述连接元件(8)固定连接，优选借助激光束穿过隔板(6)接合地将焊缝施加在所述连接元件(8)的端侧上和/或借助激光束接合在所述连接元件(8)位于所述隔板(6)上的连接区域内在该连接元件(8)之内和/或之外沿着其周向壁施加角焊缝。

11.按权利要求9所述的装置，其特征在于，所述隔板(6)通过气体保护焊接，尤其是MAG焊接与所述连接元件(8)固定连接，其中优选规定，在所述连接元件(8)位于隔板(6)上的连接区域内施加至少一个角焊缝(14)，尤其是在所述连接元件(8)之内和/或之外沿着其周向壁施加至少一个角焊缝(14)。

12.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开孔(10)的开孔边缘棱区域(10a)配设有一个从隔板平面突伸出的边缘突出部(11)或翻边，该边缘突出部(11)以为所述隔板(6)在隔板平面中校准所需的周向间隙插入连接元件(8)中，或者以这种周向间隙至少局部地从外部抓握或包绕该连接元件(8)。

13.按权利要求1所述的装置，其特征在于，与所述隔板(6)相连的连接元件(8)与所述第一梁(1)形状配合地和/或摩擦配合地和/或材料接合地，尤其通过电阻焊或点焊固定连接。

14.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连接元件(8)在装配状态下至少局部地在表面贴靠连接部分中贴靠在所述第一梁(1)的壁区域上。

15.按权利要求14所述的装置，其特征在于，所述连接元件(8)在装配状态下插接到所述第一梁(1)内并且从内部贴靠在梁壁区域上和/或从外部抓握该第一梁(1)并且由此从外部贴靠在所述梁壁区域上，其中优选规定，设计为管件形式的连接元件(8)具有至少一个形状配合元件(9)，尤其是卡锁凹槽或止动销，该形状配合元件(9)与梁上的形状配合对应元件(1a)以预先规定的缝隙共同作用，但尤其也可没有缝隙地共同作用。

16.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一梁(1)由一根车辆纵梁和/或所述第二梁(2)由一根车辆横梁构成。

17.一种带有连接元件的隔板，其使用在按权利要求1至16之一所述的装置中。

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