CN103373392B - 汽车的车身下部结构 - Google Patents

Abstract

一种汽车的车身下部结构，包括一个梯架(1)，在该梯架中纵梁和横梁(2、3、4、5、6)限定出至少一个开口(47、48)。纵梁和横梁(2、3、4、5、6)分别包括一个上外壳(12、13、14、15、16)和一个下外壳(22、23、24、25、26)。上外壳(12、13、14、15、16)相互连接成一个上梯形架(11)并且下外壳(22、23、24、25、26)相互连接成一个下梯形架(21)。

Description

汽车的车身下部结构

技术领域

本发明涉及一种带有梯状结构的汽车车身下部结构。梯架作为用于汽车车身的外壳的支架自一百年前就已知了。现代的自承重式的轿车车身经常也具有带有纵梁和横梁的车身下部结构，即使纵梁和横梁只需要承受作用在汽车上的静力中的一部分，它们也可以被理解为梯架。

背景技术

这样的车身下部结构从US 6 540 286 B2中公知。它包括两根纵梁，它们在车辆的整个长度上延伸并且相互通过多根截面恒定的圆柱管形状的横梁相连。一些横梁与纵梁的相对的侧壁对接接触，另一些从旁边突出纵梁并且因此在其上平放的固定。相互接触或者交叉的纵梁和横梁之间的较小的接触面积使得很难构成抗扭连接。

在横梁对接到纵梁上的情况下，扭矩承载性取决于横梁的截面尺寸。较高的承载性要求较大的尺寸，这又导致了较大的横梁重量。较大的重量又导致了较高的材料耗费。

发明内容

因此存在对这样一种汽车车身下部结构的需求，它以较小的重量实现了较高的承载性，并且可以被经济的制造。

该任务被这样解决，即在带有具有纵梁和横梁的梯架的汽车车身下部结构上，纵梁和横梁分别包括一个上外壳和一个下外壳，其中上外壳被连接成上梯形架并且下外壳被连接成下梯形架。这种构造方式允许纵梁和横梁的上外壳和下外壳首先被单独的、特别是用面状材料成型制造。由于外壳不具有空腔，为了连接上梯形架和下梯形架的外壳而必需相互连接的位置很容易达到，并且允许使用可提供经济和可承载的连接结构的连接技术。此外通过特别是横梁由两个外壳接合而成实现了这样的可能性，即与使用挤压成型的横梁不同，全部横梁的横截面尺寸可以在其长度上更改，并且在材料使用最少时将横梁的承载性与在其长度上变化的弯曲应力相匹配。

从静力学和重量优化的观点上看特别符合目的的是，横梁在其在纵梁上接合的端部具有比中间区域更大的截面尺寸。

截面尺寸的这样的造型可以以符合目的的方式这样被实现，即横梁的上侧壁凹形弯曲，而下侧壁基本上可以是直线形的。从而可以使横梁向在此之上的座舱或者货舱内的突入最小。

优选横梁中的至少一个的上外壳在两端具有突出的接片，它们分别被固定在一根纵梁的上侧，并且相同的横梁的下外壳可以在两端具有突出的接片，它们分别被固定在纵梁的下侧。在梯形架接合时，通过横梁的上外壳和下外壳相互连接，获得横梁，其在各个纵梁上的固定点相互间具有尽可能大的距离，从而获得了纵梁和横梁之间的高承载性的连接。

此外纵梁和横梁的连接可以这样被改善，即在横梁的上外壳和下外壳的端部被弯折出凸缘，该凸缘被固定在纵梁的相向的侧壁上。

底板应当填充梯架的至少一个开口。当为了形成多个开口而横梁的数量足够多时，这些开口可以分别被相配的底板填充。由此形成了这样的可能性，即将不同的开口上的不同的底板模块合并，因此由数量较少的不同单独零件装配汽车大量的变型。

各个与至少一个开口邻接的横梁和/或各个与至少一个开口邻接的纵梁的上外壳和下外壳在其纵向边缘上具有相互接触并且相互固定的纵向凸缘，以便将上外壳和下外壳连接成空心的横梁或者纵梁。

纵梁和/或横梁的相互连接的纵向凸缘可以以符合目的的方式构成突入开口中的填充开口的、用于底板的固定面。

当纵梁和横梁上存在纵向凸缘时，它们可以构成环绕开口延伸的框架，它实现了底板的高承载性的连接。

优选纵向凸缘被布置在纵梁或者横梁的一半高度上，纵向凸缘从纵梁或横梁上突出。

该底板(或者在具有多个开口的情况下，这些底板)可以以不同的形式存在，以便可以制造不同的车型。从而底板可以具有一个向上开口的凹腔，以便使底板以上的客舱或者货舱的可用容积最大。

这样的凹腔可以例如设置尺寸并成型，以便在其中安放备胎。

座垫也可以被嵌入该凹腔中。从而座垫层的厚度可以被增大，这特别是实现了在不平的道路上行驶时舒服的乘坐。

相反底板也可以具有向下开口的空腔。这样的空腔可以被用于在其中在座舱或者货舱以外安放燃料箱。由此实现的燃料箱可用容积的增大特别是对于混合动力驱动的汽车或者使用例如压缩气体的能量密度相对较小的燃料的车辆是非常有价值的。

附图说明

本发明的其他的特征和优点从以下的参考附图的对实施例的说明中得出。从说明和附图中还得知了没有在权利要求书中提到的实施例的特征。这样的特征还可以以与在这里特别公开的组合不同的组合出现。多个这样的特征在一个相同的组或者在另一种形式的文字关联中被提及这一事实，并不能就得出这样的结论，即它们只可以以特别公开的组合出现，作为替代基本上以此为基础，即多个这样的特征中的少数也可以被略去或者变换，只要这不影响本发明的功能性。其中：

图1示出依据本发明的车身下部结构的上梯形架；

图2示出从下端观察的车身下部结构的下梯形架；

图3示出纵梁和横梁的上外壳之间的第一连接；

图4示出上外壳的第二连接；

图5示出在组装成梯架之前的上梯形架和下梯形架；

图6示出组装好的梯架；

图7示出通过图6中的梯架的纵剖面；

图8示出来自图6的梯架的前横梁的高度上的细节截面；

图9示出中间横梁的高度上的截面细节；

图10示出后横梁的高度上的截面细节；

图11示出图6中的带有第一底板总成的梯架；以及

图12示出带有第二底板总成的梯架。

具体实施方式

图1在从斜上方的立体图中示出依据本发明的车身下部结构的上梯形架11。(在图6中用2、3和4标示的)横梁的三个上外壳12、13、14被焊接在右纵梁和左纵梁(在图6中用5和6标示)的上外壳15、16上。外壳12在装配好的车辆中在后座椅排的前边缘下方延伸。外壳13沿着车辆的座舱和货舱之间的边界延伸，并且外壳14构成货舱的后端。

图2在从斜下方的立体视图中示出下梯形架21。下横梁外壳22、23、24被这样定位在纵梁外壳25、26之间，即在组装梯形架11、21时每个上外壳12、13、14、15、16和一个下外壳22、23、24、25、26组合成横梁或者纵梁2、3、4、5或6。

横梁的上外壳12至16以及下外壳22、23、24分别由单层的金属板裁剪并且三维成型制成，例如被深冲，而纵梁的下外壳25、26在其长度的一部分上设计为双层的，其中下支架27在中间的横梁外壳23之后、在一个边缘28上结束并且上支架29直接延伸到车辆和外壳24的尾部。

如在图1中可以看出的那样，纵梁5、6的上外壳15、16分别具有近似L形的横截面，其带有朝向车辆中部的陡侧壁30以及在截面内基本上水平的侧壁31。在侧壁30、31相互背向的边缘上，狭长的纵向凸缘32、33被弯折出，该纵向凸缘被设置用于与下外壳25或26焊接在一起，以便构成完整的纵梁。

如特别是在图2中在其背面的端部上可以看出的那样，下外壳25、26分别包括一个水平侧壁34以及在两侧连接在其上的内部和外部垂直侧壁35、36。内部垂直侧壁35的高度大约为外部垂直侧壁36的一半并且支承纵向凸缘37，在梯形架11、21接合时纵向凸缘32安置在该纵向凸缘37上。于是纵向凸缘33接触外部垂直侧壁36的上边缘。

图3在放大的立体视图中示出外壳13、16的一部分。外壳13具有带有倒置的U型中间件38以及在两端邻接的纵向凸缘39的帽形截面。中间件38在外壳13的中间区域的高度大约为从侧面相邻的外壳16的一半，它在其端部被提升这样的高度，即在中间件38的一个端部突出的接片40紧贴在外壳16的水平侧壁31上并且在此处例如通过点焊41被固定。紧贴在外壳16的陡侧壁30上并且在此处同样被点焊的凸缘42连接在接片40两端。

图4示出纵梁的上外壳16和后横梁的上外壳14之间的连接的一种类似的结构。外壳14如外壳16一样也具有一个带有水平侧壁43的基本上为L型的截面，该水平侧壁从中心向外壳14的侧面端部升高，以便贴合紧贴在水平侧壁31上并且在其上点焊的接片40。从外壳14的垂直侧壁44弯曲的凸缘45被点焊在陡峭的侧壁30上。水平从侧壁44弯曲的纵向凸缘46和相邻的外壳15、16的纵向凸缘32以及外壳13的相对的后纵向凸缘39共同构成了环绕后支架开口47的框架。前支架开口48(见图1)相应的被外壳15、16的纵向凸缘32，外壳13的前纵向凸缘39以及外壳12的纵向凸缘围绕。

下梯形架21的外壳22至26以与图3和图4类似的、在这里没有详细说明的方式相互连接。

图5示出分离状态的两个梯形架11、21，在图6中梯形架11、21被接合为一个完整的梯架1，并且以成对的方式相对的外壳12-16或者22-26的纵向凸缘在容易焊接的地方以成对的方式相互焊接。

图7示出通过以这种方式构成的横梁2、3、4的示意的截面图。对于两根前横梁2、3，外壳12、22或者13、23相互补充为空心型材；外壳14、24构成向后开口的U型，它在之后的一个装配步骤中通过安装车身后壁被封闭。

图8示出在车辆横向上通过纵梁6以及前横梁2的固定在其上的端部的示意的截面。可以看出由支架27、29构成的下外壳26的结构。当梯形架11、21被接合时，相互接触的上外壳16的纵向凸缘32和下外壳26的纵向凸缘37在其长度的一部分上被包含在横梁2的内部，并且焊接工具不能到达此处。因此在横梁12之内的纵向凸缘32、37之间设置有粘合连接，粘合剂50在接合梯形架11、21之前被放置在纵向凸缘32、37中的一个上。

图9示出与图8类似的在中间横梁3的高度上的截面。在这里纵向凸缘32、37也被包含在横梁的外壳13、23之间并且相互粘合。下外壳26的双层的结构在这里也简化了支承面的构成，其中一个支承面在组装下梯形架21时支承外壳24并且另一个支承面构成支撑上梯形架的纵向凸缘37。

如以上参考图2说明的那样，下支架27在中间横梁和后横梁3、4之间、在边缘28上结束，从而在后横梁4上在图10中所示的截面的高度上，下外壳26只由上支架29构成。后横梁4的下外壳24因此从下方焊接在下纵梁外壳26的水平侧壁上。纵向凸缘32、37之间的连接可以在该位置上如在其他的横梁2、3的高度上被粘合；由于后横梁4如图7中所示向后开口，在这里也存在这样的可能性，即将焊接工具导入横梁的开口的背面并且焊接纵向凸缘32、37。

图11示出相互连接成梯架1的梯形架11、21以及位于两个支架开口47、48上方的两个用于装配到支架开口47、48中的底板51、52。底板51、52分别被成型和确定尺寸，以便利用其环绕的边缘安置在围绕支架开口47、48的纵向凸缘并且被焊接在上面。

后底板51通过两根横向导轨53被加固，它们在其端部具有用于固定在纵梁5、6上的螺栓压板54并且被设置用于将第三座椅排的座位固定在其上。

盆形加深的前底板52被设置用于容纳第二座椅排的座垫。

图12示出两个又与梯架1连接的备选的底板55、56。后底板55具有一个被设置用于容纳备胎的圆形凹腔57。与此相反底板56向上隆起，以便在下方在座舱以外安置特别是压缩气体或者类似物质的燃料箱，或者安置混合动力驱动的或者类似车辆的电池。

附图标记清单：

1 梯架

2 横梁

3 横梁

4 横梁

5 纵梁

6 纵梁

11 上梯形架

12 横梁的上外壳

13 横梁的上外壳

14 横梁的上外壳

15 纵梁的上外壳

16 纵梁的上外壳

21 下梯形架

22 横梁的下外壳

23 横梁的下外壳

24 横梁的下外壳

25 纵梁的下外壳

26 纵梁的下外壳

27 下支架

28 边缘

29 上支架

30 陡侧壁

31 水平侧壁

32 纵向凸缘

33 纵向凸缘

34 水平侧壁

35 内部垂直侧壁

36 外部垂直侧壁

37 纵向凸缘

38 中间件

39 纵向凸缘

40 接片

41 点焊

42 凸缘

43 水平侧壁

44 垂直侧壁

45 凸缘

46 纵向凸缘

47 后支架开口

48 前支架开口

50 粘合剂

51 底板

52 底板

53 横向导轨

54 螺栓压板

55 底板

56 底板

57 凹腔

Claims (11)

1.一种带有梯架(1)的汽车车身下部结构，在所述梯架中纵梁和横梁(2、3、4、5、6)限定出至少一个开口(47、48)，其特征在于，所述纵梁和横梁(2、3、4、5、6)分别包括一个上外壳(12、13、14、15、16)和一个下外壳(22、23、24、25、26)，并且所述上外壳(12、13、14、15、16)相互连接成一个上梯形架(11)以及所述下外壳(22、23、24、25、26)相互连接成一个下梯形架(21)，其中，所述横梁(2、3、4)中的至少一个的上外壳(12、13、14)在两端具有突出的接片(40)，所述接片被分别固定在纵梁(5、6)中的一根的上侧(31)，并且所述横梁的下外壳(22、23、24)在两端具有突出的接片(40)，所述接片被分别固定在纵梁(5、6)的下侧，其中，各个与至少一个开口邻接的横梁和/或各个与至少一个开口(47、48)邻接的纵梁(5、6)的上外壳和下外壳(12、13、14；22、23、24)在其纵向边缘上具有相互接触并且相互固定的纵向凸缘(32、37、39)。

2.如权利要求1所述的车身下部结构，其特征在于，所述横梁(3)中的至少一个在其与所述纵梁(5、6)接合的端部具有比中间区域更大的截面尺寸。

3.如权利要求2所述的车身下部结构，其特征在于，所述横梁(3)的上侧壁凹形弯曲。

4.如权利要求1所述的车身下部结构，其特征在于，在所述横梁(2、3、4)的上外壳和/或下外壳(12、13、14；22、23、24)的端部弯折出凸缘(42)，所述凸缘被固定在所述纵梁(5、6)的相向的侧壁上。

5.如权利要求1所述的车身下部结构，其特征在于，车身下部结构具有至少一个底板(51、52、55、56)，所述底板填充所述梯架(1)的至少一个开口(47、48)。

6.如权利要求1所述的车身下部结构，其特征在于，所述纵向凸缘(32、37、39)构成了突入所述开口(47、48)中的用于底板(51、52、55、56)的固定面。

7.如权利要求1所述的车身下部结构，其特征在于，所述纵向凸缘(32、37、39)构成了围绕所述开口(47、48)延伸的框架。

8.如权利要求1所述的车身下部结构，其特征在于，所述纵向凸缘(32、37、39)被布置在其纵梁或横梁(2、3、4、5、6)的一半的高度上。

9.如权利要求5所述的车身下部结构，其特征在于，所述底板具有向上开口的凹腔(57)。

10.如权利要求9所述的车身下部结构，其特征在于，所述凹腔(57)容纳备胎或者座垫。

11.如权利要求5所述的车身下部结构，其特征在于，所述底板(56)具有向下开口的用于安置燃料箱的空腔。