CN102730077A - 机动车车身的支承结构装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机动车车身的支承结构装置，其具有至少一个与前围板(36)相邻的侧壁结构(14)和固定在该侧壁结构上的、用于承接沿行驶方向前置于所述侧壁结构(14)的纵梁段(45)的所述连接部件(18)，其中，所述连接部件(18)面朝所述纵梁段(45)地具有与所述纵梁段(45)的横断面相对应的固定型面(24，26，28，30)。
Description
技术领域
本发明涉及一种机动车车身的支承结构装置，尤其是布置在汽车前围板之前的纵梁段，例如车轮安装梁在机动车车身的侧壁结构上的布置和固定。
背景技术
自支承的汽车车身具有至少两根前车厢上部的侧面纵梁，该侧面纵梁一开始就与车身的客舱相邻接地与侧壁结构结构连接。在此，纵梁可以直接固定在A柱上，或固定在下方与之相邻的铰链柱上。
为了能够提供用于前轮的车轮护罩，前置于前围板的纵梁段与上部纵梁或车轮安装梁高度错移地延伸，该上部纵梁或车轮安装梁沿汽车纵向与行驶方向相反地从铰链柱伸出并且位于客舱的区域内。
尤其为了吸收并且传递例如在碰撞情况下出现的机械负载和作用力，前方的，亦即位于前围板之前的纵梁段和侧壁结构的连接必须满足预定的载荷要求。为了在机动车车身结构中提供足够稳定的结构连接，当然可以相应地使用厚壁构造的钢板。
但为了减少燃料消耗以及改善内燃机运行的机动车随之带来的碳足迹(CO2-Bilanz)值得做的是，在保持，若非甚至在改善例如机动车车身的扭转强度和稳定性方面的机械负载极限的情况下改善汽车重量。此外，还存在不断改善机动车车身在乘客保护和行人保护方面以及疲劳强度方面的结构性能的需求。
由DE 43 29 050 C2已知例如一种白车身，其中，分别一个形成A柱的下部的铰链柱与从铰链柱向前延伸的，称作车轮安装梁的纵梁连接。在此，车轮安装梁通过焊接面相对形成车轮安装结构的前围板-侧面部分和形成机动车外板的门洞框架焊接。
各部件彼此间的焊接和连接在此一般借助点焊实现，但为此规定在车轮安装梁中构造一些相应的孔，以便能够借助焊接工具接近位于车轮安装梁下方的部件。
此处被证实不利的是，一方面，要密封车轮安装梁被侧壁覆盖的部分。因为相应的密封缝沿整个焊接面延伸，所以该密封缝比较长。另一方面，必须在外部的车轮安装梁焊接之前对这种密封缝的密封性进行控制和检查，因为即便在密封缝仅局部未密封的情况下，在机动车长时间运行时，水可能进入铰链柱并因此进入汽车内部空间中。
此外，在车轮安装梁或纵梁中设计用于焊接工具进入的通孔必然是对这些支承结构部件的一种结构削弱。
原则上虽然可以考虑，代替点焊方法，例如借助保护气体焊接或借助熔化极惰性气体或活性气体保护焊，尤其借助CO2-焊接工艺将外部的车轮安装梁与侧壁结构或铰链柱位于下方的加强部分连接。
但由于在此产生的热量，这种焊接过程例如会损坏支承结构部件的锌涂层，因此正好在焊缝区域内可能出现提高的腐蚀危险。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种在前纵梁与位于前围板区域中的侧壁结构之间的过渡区域内的、改进的支承结构装置。在此，该支承结构装置的特征在于制造经济的制造方法以及改善的稳定性和扭转强度。此外，在此还设计为，借助点焊将车轮安装梁或前纵梁段固定在与之相邻的支承结构部件上，但不必为该焊接过程在纵梁段中设置单独的通孔。
所要求保护的机动车车身的支承结构装置具有至少一个与机动车前围板邻接的侧壁结构以及一个固定在该侧壁结构上或要固定在该侧壁结构上的连接部件。侧壁结构在此一般由铰链柱构成，该铰链柱必要时可以配有加强型材。作为补充，侧壁结构也可以具有要固定在铰链柱上的门洞框架。
连接部件在侧壁结构上沿汽车的行驶方向至少局部向前延伸。该连接部件明确地用于承接布置在侧壁结构和前围板之前的纵梁或车轮安装梁。因此，连接部件面朝纵梁段、亦即沿行驶方向向前指向地具有与纵梁段的横断面对应的固定型面。连接部件在此用作一种用于将纵梁固定在侧壁结构上，尤其是固定在铰链柱和/或其加强板上的附件。
由现有技术公开的，例如称作车轮安装梁的纵梁沿汽车纵向看，分成两个部件，其中，承接主纵梁型材的连接部件可以单独地并且提前固定在侧壁结构上和/或固定在机动车车身的前围板结构上。因为连接部件沿行驶方向看仅相对略微地伸到前围板之前，所以它在其从前方可接近的固定型面区域中可以毫不费力地单独固定在与侧壁结构邻接的支承结构部件上。
在将设计用于单独承接纵梁段的连接部件安装并且固定在侧壁结构上之后，纵梁段可以在第二固定步骤中通过连接部件例如借助于点焊固定在侧壁结构上。
按照一种有利的结构方案，连接部件的固定型面在此在最终装配位置中至少局部与要固定在连接部件上的纵梁段搭接地延伸。连接部件在此优选具有就汽车高度方向和汽车横向而言基本上闭合地构造的横断面，其中，在最终装配位置中规定，纵梁段分别既与连接部件的上和下部型材段，也与连接部件的侧面，尤其是内和外部型材段连接。
按照另一种优选的结构方案还规定，连接部件通过外部侧壁抵靠在侧壁结构的外侧上。因此，连接部件可以覆盖侧壁的外侧，尤其是铰链柱的外侧或铰链柱加强部分并且与铰链柱搭接地固定。
在此尤其可以规定，带有凸缘状向后，亦即与行驶方向相反地突出的侧壁的连接部件具有例如槽纹形式或加强肋或腹板形式的结构加强部分。
通过加强结构并且与铰链柱搭接的侧壁段，连接部件可以较大面积地贴靠在铰链柱或汽车车身的侧壁结构上，使得能够将可能的、向内朝汽车中心指向的机械载荷尽可能大面积地传导递到侧壁结构中。
此外，按一种有利的扩展设计规定，连接部件通过内部侧壁抵靠在汽车车身的前围板的侧面区段上。侧面的前围板区段在此是汽车前围板沿汽车横向位于外侧的边界。通过连接部件以其固定型面，沿汽车横向看，一方面通过其外部的侧壁段抵靠在铰链柱的外侧，并且另一方面还通过其内部的侧壁段抵靠在前围板的侧面区段上，连接部件几乎形成了铰链柱向前指向的延长部分，该延长部分尤其设计用于承接和固定前置于前围板和铰链柱的纵梁段。
按照另一种优选的结构方案规定，连接部件具有下方的，例如凹形拱曲的下部，该下部通过后方的区段贴靠到侧壁结构上。在此还规定，该下部对置地，也就是沿行驶方向向前延伸地从连接部件的至少一个与之相邻的侧面固定型面段突出。连接部件的固定型面位于下方和/或内部的型材段的这种突出使得能够实现纵梁段在连接部件上特别简单并且制造经济的后续连接。
此外，已证实有利的是，连接部件的固定型面的例如凹形拱曲的下部几乎一体地填充基本上水平延伸的纵梁段和基本上垂直定向的铰链柱之间的整个过渡拱曲部。
按照另一有利的方面，连接部件的固定型面的下部和内侧壁设计成固定型面的、一体的下半壳。同样地，作为其补充或备选方案，连接部件的固定型面也可以具有一体的上半壳，该上半壳具有上方的型材段，即，固定型面的上部和用于与之对应构造的纵梁的外侧壁段。
在此，尤其可以规定，上半壳配设有在由汽车纵向(x)和汽车横向(y)形成的平面内的、z形构造的上连接凸缘。连接部件的上方边界凸缘可以一体式地，既通到连接部件的外侧壁又通到连接部件的内侧壁中，其中，上半壳的内侧壁和外侧壁基本上相互平行地定向，并且可以位于例如由汽车高度方向(z)和汽车纵向(x)形成的平面内。
按另一种优选的结构方案，连接部件可以在其固定型面的下部和/或侧壁区段中具有至少一个用于穿过固定工具，尤其是焊接工具的通孔。该通孔一方面可以用于将连接部件固定在侧壁结构本身上，还可以用于接着将纵梁段固定在连接部件上。在此，纵梁段可以设计成几乎没有和没有通孔，因此即使使用点焊也可以在很大程度上保持其结构完整性。
因此，按一种扩展设计尤其规定，连接部件在安装纵梁之前借助点焊可固定在侧壁结构和/或前围板上。同样地，也可以在随后的制造步骤中借助点焊将纵梁固定在连接部件，侧壁结构和/或前围板结构上。因此，可以以有利的方式舍弃设置迄今为点焊所需的、在纵梁中的各个孔。
也不再必须单独密封这种设计用于焊接过程的通孔。连接部件设计用于焊接工具的通孔还优选位于这样一个区域内，在该区域内本来在侧面的前围板结构中设有用于与之连接的水箱的排水的通孔。
此外，按一种有利的扩展设计规定，纵梁具有两部分式的，尤其是带有内部型材段和外部型材段的横断面。内部型材段和外部型材段在此可以在形成闭合的横断面的情况下依次固定在侧壁结构上或连接部件上。
内部型材段在此优选与连接部件的下半壳相对应，而纵梁的外部型材段与连接部件的上半壳相应地设计构造。在连接部件的上半壳和下半壳的过渡区域内，以及在纵梁的内部型材段和外部型材段的过渡区域内设置相互对应的、分别沿断面纵向延伸的凸缘段，该凸缘段可以沿断面方向彼此贴靠并且与此相应地相互点焊。
在此还已证实尤其有利的是，借助连接部件能固定在侧壁结构上的纵梁段具有对外完全封闭的结构。也就是说，从前围板或铰链柱向前沿行驶方向延伸的纵梁可以构造为没有设计用于点焊的通孔，这当然提高并且改善了这种纵梁的结构完整性和稳定性以及扭转强度。
最后，在另一个方面设计一种机动车，该机动车具有至少一个在前围板、铰链柱和向前突出的纵梁之间的过渡区域内的、之前描述的支承结构装置。
最后，按另一种独立的方面，设计一种用于安装机动车的支承结构装置的方法，其中，在第一步骤中，将前述的连接部件固定在机动车车身的侧壁结构上。在固定单独设计用于承接或固定前置于前围板的纵梁的连接部件之后，在将纵梁的外部型材段固定在内部纵梁段和连接部件上的另一步骤之前，将纵梁的内部型材段固定在该连接部件上。
对于所述部件的所有相互固定尤其考虑点焊方法，其中，借助设置在连接部件中的通孔足以接近各个焊点。
附图说明：
在对实施例的下列描述中参照附图说明其它目的、特征以及有利的应用可能性。在附图中示出：
图1是连接部件单独的立体视图，
图2是固定在铰链柱上的连接部件从斜前方看的立体视图，
图3是按图2的支承结构装置从斜后方看的立体视图，
图4示出了带有固定在其上的纵梁内部型材段的、按图2和3的支承结构装置，
图5是带有完全固定在其上的前部纵梁的支承结构装置的另一个立体视图，
图6支承结构装置从发动机舱看的另一立体视图，
图7是沿按图5中的剖面线A-A的横截面视图，
图8是沿图5中的剖面线B-B的横截面视图以及
图9是沿图5中的剖面线C-C的横截面视图。
具体实施方式
在图1至9中所示的支承结构装置10具有形成门洞或门洞框架的侧壁结构，该侧壁结构带有A柱12和在下方与A柱相邻接的铰链柱14。如图2详细所示，铰链柱14也可以配设有加强型材16，以便改善铰链柱14与图4和5中所示的、基本上沿汽车横向(y)延伸的前围板36的结构连接。
为了固定图5中示出的、一般称作车轮安装梁的纵梁50，设置有单独的连接部件18，该连接部件18在安装纵梁50之前单独地固定在侧壁结构14，16上。在图1中独立示出的连接部件18具有由上半壳22和下半壳20构成的固定型面，该固定型面带有下部24、内部侧壁26、上部28和外侧壁30。
内侧壁26和下部24在此按L形的型材件类型一体式构造成下半壳20，而与之对应地，上半壳22具有外侧壁30和上部28，它们同样一体式地相互连接或由唯一一个板件成型。
在图1和其余附图中示出的实施形式中，上半壳22除了外侧壁30和上部28之外还具有几乎垂直于上部28和侧壁30延伸的上方连接凸缘29。通过该凸缘29，连接部件18可以与图2中用向左指向的箭头标示的行驶方向相反地支承在铰链柱14上，尤其是支承在沿行驶方向指向的前型材段15上。
在例如在图2至5中所示的安装情况下，与行驶方向相反地向后从连接凸缘的横向件29突出的侧壁段31与铰链柱14搭接或重叠。此外，在外侧壁30向后突伸的突起31中设有单独的加强肋33，该加强肋33尤其用于承受和传递贴靠并且固定在固定型面24，26，28，30上的纵梁45与相邻接的铰链柱14之间的剪力。
相反地，沿汽车横向(y)向内，相对外侧壁30错移地在上半壳22上设置有冲压部或材料沉降部25。如在图1和8的概略图中可见，侧壁段26与材料沉降部25一起形成用于铰链柱14的加强部16的垂直焊接凸缘的材料夹层并因此形成带有侧面前围板，更确切地说是带有侧壁结构的材料夹层(Materialdopplung)。在此，可以形成侧面的前围板16中出水孔32附加的加固。
在图1中还可见，下半壳20以其大致L形构造的侧壁段26和下部24，沿行驶方向指向地，至少略微突出上半壳22及其外侧壁30以及其上部28。
在装配技术方面，纵梁45可以在连续的两个固定步骤固定在连接部件18上，其中，优选首先将纵梁45与下半壳20对应的内部型材段40固定在连接部件18上。在此，连接部件18的下半壳20向前指向的延长部已证实是有利的。纵梁安装的这种中间状态例如在图4中示出。
在图1中还可见，下半壳20的内侧壁段26和下部24都分别配设有通孔32，34，以便一方面使积聚在相邻布置的水箱中的水能够流出，另一方面为彼此对应的、用于点焊过程的焊接工具42，44提供两侧的可接近性。
因此，例如在图4中通过各个点表示连接部件18的内壁26与前围板36相邻于铰链柱14的侧面结构的焊接。因为在这个阶段，仅纵梁45的内部型材段40设置在最终装配位置中，所以连接段18的内侧26和内纵梁段40的内侧39均可以毫无问题地借助点焊与相邻的机动车车身的结构部件固定。
用于前置于前围板36的纵梁45的总共三阶段的安装过程首先规定，将连接部件或附件18单独固定在侧壁结构14，16上，然后在第二步中，首先将纵梁45的内部型材段40与连接部件18焊接，这例如在图4中示例示出。
之后，对前置于侧壁结构12，14，16的纵梁45与内部型材段40相应构造的外型材段50进行固定，这例如在图5中示出。所有所述的部件在此以有利的方式可连续地借助点焊固定在车身上。分别彼此对应的、形成纵梁45的型材段40，50分别具有沿型面纵向延伸并且局部搭接的凸缘段，该凸缘段可以从外部或上方毫无问题地焊接。在图5中还示出了用于前挡风玻璃的车窗玻璃托架46以及从内部与纵梁45相邻布置的减震支柱容套管48。
为了将纵梁25固定在连接部件18上，在连接部件18中分别设置有用于焊接工具42，44的通孔32，34。
纵梁45的外部型材段50具有侧面部件54和上部52，如图7中所示，侧面部件和上部在最终装配状态中几乎完全覆盖地与连接部件18的固定型面的对应型材段30，28贴靠。通过构造在内侧壁26中的通孔32例如可以将焊接工具44从内部插入到纵梁型材中，以便能够与对置和与之对应设计的焊接工具42一起在两个侧面部件30，54的搭接区域内形成点焊。
以相似的方式和方法，也可以将纵梁45的外部型材段50的上部52，28与连接部件18的上部28结构连接。在此，焊接工具44例如可以从构造在连接部件18的下部24中的通孔34从内部移近两个上部28，52相应的搭接区域，这例如在图9中示出。
此外，在示出了沿图5中的剖面线B-B的横截面的图8中可见，连接部件18通过其沿汽车纵向(x)延伸的外部侧壁突起31与铰链柱14的外侧搭接，并且在此借助两个焊点58固定。
此外，在图9中示出连接部件18的上部固定凸缘29，借助该上部固定凸缘，连接部件18可以向下支承在铰链柱14在图5中所示的、面朝行驶方向的前部型材段15上。
在图9中还示出了纵梁45内部的型材段40彼此对应的型材段38，24与与此相应地构造的、连接部件18的下部24重叠。在该区域内，例如设有两个另外的焊点58，在装配过程中由于纵梁45的外部型材段50事后才安装在连接部件18上，所以可以毫无问题地接近这两个焊点。
在图9中还示出了另一通孔56，该另一通孔56同样可以用于排水和/或焊接工具的进入。
通过将一般称作车轮安装梁的前部纵梁45分成纵梁段和配备有相应横断面的连接部件18，总体上可以创造一个结构节点，该结构节点尤其在汽车沿纵向错移的侧面碰撞的情况下使得机械载荷能更好地传递到车身结构中，该结构节点通常可借助点焊可装配和固定，并因此可廉价地制造并且易于装配。
除了改善尤其是稳定性和扭转强度方面的结构特性之外，还因为纵梁基本上封闭构造的结构尤其可以为纵梁采用较薄壁的金属板，因此整体上可以降低汽车重量。
所描述的实施形式仅表示本发明可行的设计方案，此外，在本发明的框架内还可以考虑其它各式各样的变型。举例说明的实施例不应当理解为对本发明的范围、适用性或配置可能性的限制。本说明书仅为本领域技术人员给出了按本发明实施例的一种可行的实施方式。因此可以对所述元件的功能和布置进行多种修改，在此都不背离权利要求书所限定的保护范围或其等同技术方案。
附图标记清单
10支承结构装置
12A柱
14铰链柱
15型材段
16加强元件
18连接部件
20下半壳
22上半壳
24下部
26侧壁
28上侧
29固定凸缘
30外侧壁
32通孔
34通孔
36前围板
38下侧
39侧壁
40内部型材段
42焊接工具
44焊接工具
45纵梁
46车窗玻璃托架
48减震支柱容套管
50外部型材段
52上侧
54侧壁
56通孔
58焊点
Claims (14)
1.一种机动车车身的支承结构装置，带有至少一个与前围板(36)邻接的侧壁结构(14)和固定在该侧壁结构上的、用于承接沿行驶方向布置在所述侧壁结构(14)之前的纵梁段(45)的连接部件(18)，其中，所述连接部件(18)面朝所述纵梁段(45)具有与所述纵梁段(45)的横断面相对应的固定型面(24，26，28，30)。
2.如权利要求1所述的支承结构装置，其中，固定在所述侧壁结构上的所述连接部件(18)的所述固定型面(24，26，28，30)在最终装配位置中与要固定在所述连接部件上的纵梁段(18)至少局部搭接地延伸。
3.如前述权利要求之一所述的支承结构装置，其中，所述连接部件(18)通过外部侧壁(30)抵靠在所述侧壁结构(14)的外侧上。
4.如前述权利要求之一所述的支承结构装置，其中，所述连接部件(18)通过内部侧壁(26)抵靠在所述前围板(36)的侧面区段上。
5.如前述权利要求之一所述的支承结构装置，其中，所述连接部件(18)具有下方凹形拱曲的下部(24)，该下部通过后部区段紧靠在所述侧壁结构(15)上并且构造有对置的、沿行驶方向从相邻的型材段(28，30)突出的固定段(24，26)，用于承接所述纵梁段(45)。
6.如前述权利要求之一所述的支承结构装置，其中，所述连接部件(18)的所述下部(24)和所述内部侧壁(26)构造为一体的下半壳(20)和/或其中，所述连接部件(18)的上部(28)和所述外部侧壁段(30)构造为一体的上半壳(22)。
7.如前述权利要求之一所述的支承结构装置，其中，所述连接部件(18)在其下部(24)和/或在其内部侧壁段(26)中具有至少一个用于穿过固定工具(42，44)的通孔(32，34)。
8.如前述权利要求之一所述的支承结构装置，其中，所述连接部件(18)在安装所述纵梁(45)之前能借助点焊固定在所述侧壁结构(14，15)上。
9.如前述权利要求之一所述的支承结构装置，其中，所述纵梁段(45)具有内部型材段(40)和外部型材段(50)，所述内部型材段(40)和外部型材段(50)在形成闭合的横断面的情况下能依次固定在所述侧壁结构(14，15)上。
10.如权利要求9所述的支承结构装置，其中，所述纵梁型材段(40，50)能与沿型材纵向延伸的凸缘段相互连接。
11.如前述权利要求之一所述的支承结构装置，其中，所述纵梁段(45)具有对外完全封闭的结构。
12.一种带有如前述权利要求之一所述的支承结构装置的机动车。
13.一种用于安装机动车的支承结构装置的方法，包括以下步骤：
-将连接部件(18)固定在机动车车身与前围板邻接的侧壁结构(14)上，
-将纵梁段(45)的内部型材段(40)固定在所述连接部件(18)上，并且
-将所述纵梁段(45)的外部型材段(50)固定在所述内部纵梁段(40)和所述连接部件(18)上。
14.如权利要求13所述的方法，其中，借助点焊固定所述连接部件(18)和/或所述纵梁段(40，50)。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
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