CN105313990A - 多部分组成的结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种结构，尤其汽车车身，它包括至少两个在一个长搭接区相互固定的构件(21、22)，它们用热膨胀系数不同的材料制成。在两个构件的至少一个第一构件(21)上，搭接区通过沿其横向定向的削弱位置(16)分成沿纵向彼此相继的分段(17)。

Description

多部分组成的结构

技术领域

本发明涉及一种多个构件组成的结构，尤其汽车车身。

背景技术

为了在努力减轻汽车车身的重量的同时，又务必不损失静力负荷能力和与此相关的乘客安全性，近年来对汽车结构研究了更多的可能性，在汽车车身内组合不同的材料。在这方面一个突出的疑难问题是热应力，在用不同材料制成并在多个彼此间隔点互相固定连接的构件之间温度变换时，便可能产生这些热应力。

由DE102011107035A1已知一种拼合有不同热膨胀系数的构件的方法，按此方法，将构件预热到一个温度区间中点的温度，制成的结构在此温度区间应保持形状，所以虽然在温度区间的两个边界使结构处于应力状态，但这些应力并没有大到使结构变形。所述的这些也包含汽车车身在内，因为实际上环境温度形成所述温度区间的下边界，在汽车使用期间车身经常处于应力状态，以及，当车身在发生事故损坏时，这些应力在有些情况下会通过突然变形而降低。而已知的这种方法需要耗费许多时间、能量和材料，因为必须制备和生产为了加热要连接的部件所必要的工具，以及用于拼合车身所花费的时间至少要加长为了控制构件温度所需要的时间。

发明内容

本发明的目的是，创造一种由具有不同热膨胀系数的构件组成的结构，它即使在温度强烈波动时也不倾向于发生因应力诱发的变形。

此目的通过按本发明的设计达到，按此设计，在一种结构，尤其汽车车身中，这种结构包括至少两个用热膨胀系数不同的材料制成并在一个长搭接区相互固定的构件，在两个构件的至少一个第一构件上，搭接区通过沿其横向定向的削弱位置分成沿纵向彼此相继的分段。

通过第一构件在削弱位置局部变形，可以防止产生使结构整体变形的应力。不需要浪费时间的温度控制步骤。削弱位置的制作可以用低的成本综合在第一构件的生产中，尤其通过裁剪、冲压、深冲等。

应当在多个所述分段内形成与第二构件的固定连接。优选地，每个这种分段应有一个固定连接，此时若一个分段留下未与第二构件连接，则这一分段及构成其边界的那些削弱位置，可以被单个有可能较宽的削弱位置代替，并以此方式简化第一构件的结构。

所述固定连接可以是任意类型，它将这些构件局部相互不能运动地固定，例如焊接、铆接、钉牢或粘结。

通过削弱位置在温度升高时变窄以及在温度降低时加宽，这些削弱位置可以补偿第一构件在第二构件上的搭接区内的热膨胀状况，从而不会发生类似于已知的双金属效应的变形。若将有较大热膨胀系数的构件选作第一构件，则总结构的热膨胀基本上取决于第二构件较小的膨胀系数。

一种简单而恰当的设计在于，所述削弱位置设计为沿搭接区横向定向的切口(亦称“开槽”或“切槽”)。

至少第一构件应当是用扁料，尤其薄板制的裁剪件；此时搭接区可以沿扁料裁剪件的边缘延伸。这样做减轻在搭接区内作用应力时弯曲的第一构件，与此同时并不由此而导致不可逆式变形。当然，第二构件也可以是扁料裁剪件，以及搭接区也在此裁剪件的边缘延伸。

在受热应力时第一构件可逆式弯曲尤其可以采取措施减轻，亦即令切口朝扁料裁剪件的边缘开口。

在切口远离边缘端扩展，有利于在空间分布第一构件内产生的热应力，防止在第一构件内，尤其在切口远离边缘端有形成应力裂缝的危险。

此外，为了避免在切口远离边缘端产生可能损坏材料的过大应力，也可以有利的是，令切口离边缘的距离，大于固定连接离该边缘的距离。

为避免结构不密封，切口应被第二构件完全覆盖。

为防止在切口内聚集污垢或水分，切口可以充填持续弹性的密封材料。

当第一构件有较小的热膨胀系数时，用密封材料充填切口应当在低的温度下进行。由此保证密封材料在任何情况均受压力，而不是拉力负荷，因为拉力负荷会导致密封材料与第一构件构成切口边界的侧面的连接开裂。

一种可能的使用在于，这两个构件共同构成一个空心型材，在汽车车身的情况下，这尤其是车身纵梁或横梁或车门槛。

一种优选的使用在于，这两个构件之一是汽车车身的车顶板，以及另一个是在车顶板侧面尤其沿车身门洞延伸的车架纵梁。

在一种典型的使用中，第一构件用铝制造，而第二构件可以用钢制造。

在干燥涂敷的漆层时，结构，例如汽车车身，大多遭受高的温度，所以尤其在漆层干燥期间会产生大的热应力。这种涂漆的结构成为本发明优选的使用领域。

附图说明

由下面对照附图对实施例所作的说明可知本发明的其他特征和优点。其中：

图1表示汽车车身框架结构的局部透视图；

图2表示图1透视图中的框架结构放大详图；

图3表示图2的俯视详图；

图4表示按一种变更的设计类似于图3的俯视图；

图5表示汽车车身的上部；

图6表示沿图5中平面Ⅵ-Ⅵ的剖视图；以及

图7表示按本发明另一种设计的两个构件之间的搭接区。

具体实施方式

作为本发明第一种使用示例，图1表示构成汽车车身框架结构的一部分。此框架结构按已知的方式包括纵梁1，它基本上沿汽车车身的全长延伸，在这里只表示它在后面的、从脚搁板2朝汽车尾部方向延伸的部分。此框架结构相对于图1中用点划线3表示的对称平面镜面对称；图中没有表示在对称平面那边延伸的半个脚搁板2和从纵梁1出发的横梁4、5。

纵梁1由多块薄板组成，它们在沿汽车纵向延伸的搭接区内互相连接，为此，成形在薄板边缘的长凸缘互相焊接、粘结或用其他方式固定。在图中用8或9标示两块这种薄板，它们在搭接区6、7互相连接，以及至少在纵梁1图示部分的前端，它们互补成一个闭合的空心型材。

另一块在脚搁板2前有反向帽罩状横截面并在客舱地板(未表示)下方延伸的长薄板10，在后车轮罩凹槽11所在高度与薄板8、9融合并与薄板9在搭接区12连接。横梁4、5也分别由两个在搭接区13互相连接的长薄板组成。

沿搭接区6、7、12或13互相连接的薄板可以用不同的材料制成，尤其是薄板之一用钢制造，以及另一块薄板用铝制造。

在搭接区两块薄板的各两个凸缘接触，如图2中针对薄板8、9作为示例放大表示的那样。为了防止在高的温度下，尤其在车身涂漆后用高的温度干燥车身时，互相连接的薄板翘曲变形，在两块薄板之一中，在这里是铝板9，凸缘15通过许多朝薄板边缘方向开口的切口16分成舌状分段17，它们的每一个，通过焊点或粘结点、铆接等形式的连接18，固定在钢板8处于对置位置的凸缘14上。与钢相比铝较大的热膨胀，导致在高的温度下切口16轻微变窄。从而避免在薄板8、9之间要不然会导致弯曲或连接18开裂的应力。在切口16远离边缘端的扩展19减轻薄板9必需的变形，并防止在薄板9内，尤其在切口16端部，应力集中在如此狭窄的空间内，在那里会导致薄板9弯曲或断裂。

在图2和3中表示空的切口16；实际上，尤其在与例如雨水或从路面扬起的脏物组成的、促进腐蚀的物质有接触的可能性时，恰当地这些切口16可以用一种持续弹性的密封材料充填，密封材料阻止这些物质聚集在切口16内，以及优选地赋予凸缘15在其背对凸缘14的上侧一个平的表面，这样的表面为这些物质提供尽可能少的立足点。

图4表示两块薄板8、9互相连接的凸缘14、15类似于图3的俯视图，其中，在这里通过在薄板8不开槽的凸缘14上连续涂敷胶粘剂条带20形成连接。在凸缘14、15彼此压紧并粘结时，胶粘剂将一段深入薄板9的切口16中，但即使在硬化状态它仍有足够的弹性，使得在高的温度下不会阻碍切口16变窄。

在这里，切口16，只要它们还没有已经填满胶粘剂，可以用上面提及的密封材料充填。

图5表示汽车车身上部透视图。在这里车架纵梁22置于车顶板21两侧，它们在门洞23、24的上方将车身的A-柱25与C-柱26互相连接。

图6表示沿图5中用Ⅵ-Ⅵ标示的平面通过其中一个车架纵梁22和与之毗邻的车顶板21剖切的局部剖面。车架纵梁22由外板27和内板28组成，它们通过伸入一个在两侧以车架纵梁22为界的车顶孔29内、沿汽车纵向延伸的长凸缘30、31，以及通过在图6中没有表示的在门洞24上边缘的凸缘连接。

加强板32通过以外板和内板27、28为界的空腔延伸，以及插入外板和内板27、28各互相连接的凸缘之间。

车顶板21在其侧边缘弯曲成类似于C形，包括一个大体直立的与外板27上升的侧面对置的侧面33，以及包括一个与侧面33连接大体水平定向的凸缘34。凸缘30、31和34构成搭接区，在此搭接区内，车顶板21的凸缘34支承在车架纵梁22的凸缘30、31上，并类似于图4表示的那样，通过沿汽车纵向延伸的胶粘剂条带20固定在凸缘30、31上。在这里，铝制的车顶板21的凸缘34也通过许多切口16沿纵向分割，通过这些切口在高的温度下变窄，它们防止在车顶板23与车架纵梁22的钢制薄板27、28、32之间产生引起变形的应力。

图7用与图3和4类似的透视图表示部分两个互相连接的凸缘14、15。不过在图3和4中是切口16将薄板9的凸缘削弱，而在图7中为此目的在薄板9中冲压出凹槽35。当处于它们之间的分段17在高的温度下比对置的薄板8更强烈地膨胀时，它们同样能够通过收窄吸收应力。

在图7中表示在分段17内的钉牢连接，作为薄板8、9之间可能的固定连接18的另一种示例。

当然，以上的详细说明和附图虽然意味着是本发明规定的示例性设计，但它们只考虑用于直观，不应理解为限制本发明的范围。可以对所说明的这些设计作出各种变更，这些变更并不脱离随后所提出的权利要求的范围及其等同范围。尤其是，提及的薄板可以用不同于钢和铝的材料制造，还可以是金属与复合材料例如有机板配对或复合材料互相配对。

一般而言，由本说明和附图还可以推知实施例的一些在权利要求中并未提及的特征。这些特征也能以不同于这里专门公开的组合出现。因此，多个这种特征互相用一种相同的词句或不同形式的文本关系共同提及这一事实，并非表示它们只能出现在这样一些公开的专门组合中；而是原则上可以由此认为，亦即多个这种特征个别也可以舍弃或变更，只要不损害本发明的功能有效性。

附图标记清单

1纵梁

2脚搁板

3线

4、5横梁

6、7搭接区

8、9、10薄板

11车轮罩凹槽

12、13搭接区

14、15凸缘

16切口

17分段

18连接

19扩展

20胶粘剂条带

21车顶板

22车架纵梁

23、24门洞

25A-柱

26C-柱

27外板

28内板

29车顶孔

30、31凸缘

32加强板

33侧面

34凸缘

35凹槽

Claims (15)

1.一种结构，尤其汽车车身，包括至少两个在一个长搭接区(6、7；12、13)相互固定的构件(8、9；21、22)，它们用热膨胀系数不同的材料制成，其中，在两个构件的至少一个第一构件(9；21)上，搭接区(6、7；12、13)通过沿其横向定向的削弱位置(16、35)分成沿纵向彼此相继的分段(17)。

2.按照权利要求1所述的结构，其中，在第一构件(9；21)的多个分段(17)中，优选地在其每个分段(17)中，构成与第二构件(8；22)的一种固定连接(18)。

3.按照权利要求2所述的结构，其特征为，所述固定连接(18)是焊接、铆接、钉牢或粘结。

4.按照上述权利要求之一所述的结构，其中，第一构件(9；21)有比第二构件(8；22)更大的热膨胀系数。

5.按照上述权利要求之一所述的结构，其中，所述削弱位置是切口(16)。

6.按照上述权利要求之一所述的结构，其中，至少第一构件(9；21)是扁料裁剪件，以及搭接区(6、7；12、13)沿第一构件(9；21)的边缘延伸。

7.按照权利要求5和权利要求6所述的结构，其中，切口(16)朝第一构件(9；21)的边缘开口。

8.按照权利要求5和权利要求6或7所述的结构，其中，切口(16)在远离边缘端有扩展(19)。

9.按照权利要求2和权利要求6-8之一所述的结构，其中，切口(16)远离边缘端离第一构件(9；21)边缘的距离，大于固定连接(18)离该边缘的距离。

10.按照上述权利要求之一所述的结构，其中，切口(16)被第二构件(8；22)完全覆盖。

11.按照上述权利要求之一所述的结构，其中，切口(16)充填持续弹性的密封材料。

12.按照上述权利要求之一所述的结构，其中，这两个构件(8、9)共同构成一个空心型材，尤其车身纵梁或车身横梁或车门槛。

13.按照权利要求1至11之一所述的结构，其特征为，这两个构件之一是车顶板(21)，以及另一个是置于车顶板(21)两侧的车架纵梁(22)。

14.按照上述权利要求之一所述的结构，其中，第一构件(9；21)用铝制造，而第二构件(8；22)用钢制造。

15.按照上述权利要求之一所述的结构，其中，构件(8、9；21、22)中至少一个涂漆。