CN107554612A - 用于机动车辆结构的具有纵向梁和前板的单元 - Google Patents

用于机动车辆结构的具有纵向梁和前板的单元 Download PDF

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Abstract

用于机动车辆前结构的具有纵向梁和前板的单元，其包括呈中空轮廓的形式的纵向梁(2)和刚性地连接于所述纵向梁(2)的前端部的前板(3)。纵向梁(2)包括限定纵向梁(2)的上壁(211)、下壁(212)以及第一侧壁(213)的第一梁元件(21)，以及具有限定纵向梁(2)的第二侧壁(221)的壁的第二梁元件(22)。前板(3)具有朝向纵向梁(2)面向的后面(3B)，与彼此分离的第一法兰(6)和第二法兰(7)焊接于该纵向梁(2)，用于连接纵向梁(2)的前端部。第一法兰(6)为C形支架，其具有上壁(61)、下壁(62)以及侧壁(63)，它们分别焊接于由所述第一梁元件(21)限定的上壁(211)、下壁(212)以及第一侧壁(213)。第二法兰(7)为L形支架，其中第一壁(71)焊接于前板(3)的后面(3B)，并且第二壁(72)朝向由所述第二梁元件(22)限定的所述第二侧壁(221)面向。以上提到的焊接为电点焊。两个法兰(6,7)可具有不同的厚度。

Description

用于机动车辆结构的具有纵向梁和前板的单元
技术领域
本发明涉及用于机动车辆前结构的具有纵向梁和前板的单元，其类型包括呈中空轮廓的形式的纵向梁和刚性地连接于纵向梁的前端部的前板。
机动车辆的前结构包括以上指示的类型的一对单元。两个单元的前板用于机动车辆结构的前横梁的端部的连接，典型地具有所谓的“碰撞箱”结构的插置，该所谓的“碰撞箱”结构适于变形，以便在机动车辆的前冲击的情况下吸收能量。
背景技术
根据传统技术，纵向梁的前端与以上提及的前板之间的连接通过使梁的前端部表面与前板的后面接触，以及通过例如由激光焊接沿着与前板接触的梁的边缘执行一定数量的焊接珠来实现。大体上，该操作需要例如由激光束执行的光束的预先切割操作，以便限定在相对窄的公差范围内为平面的前端部表面，以便确保提供用于将前板连接于梁的后续焊接所需的强度。
还提出了用于获得该类型的结构的其它解决方案(见例如DE 10 135 158 B4、DE10 2010 026707 A1、DE 10 2005 054 250 A1)，其主要目的在于确保获得稳定连接，不管由于制造公差而产生的尺寸的变化。
然而，在制造的简单性、组装的精度以及因此获得的连接的高强度的不同需求之间，迄今为止提出的解决方案中没有一个达到令人满意的妥协。
发明目的
本发明的目的在于提供在本说明书的开始处指示的类型的具有纵向梁和前板的单元，其制造起来便宜，使得前板至纵向梁的简单且可靠的连接能够获得，不管由于制造公差而产生的尺寸的变化，并且以便提供具有提高的机械强度的连接。
发明内容
鉴于实现以上提及的目的，本发明提供了一种用于机动车辆结构的具有纵向梁和前板的单元，其包括呈中空轮廓的形式的纵向梁和刚性地连接于纵向梁的前端部的前板，所述单元的特征在于：
所述纵向梁包括限定纵向梁的前壁、下壁以及第一侧壁的第一梁元件，以及具有限定纵向梁的第二侧壁的壁的第二梁元件，
所述前板具有朝向纵向梁面向的后面，与彼此分离的第一法兰和第二法兰焊接于该纵向梁，用于纵向梁的前端部的连接，
所述第一法兰为C形支架，该C形支架具有上壁、下壁以及侧壁，它们分别焊接于由所述第一梁元件限定的所述上壁、所述下壁以及所述第一侧壁，
所述第一法兰的上壁、下壁以及侧壁具有焊接于所述前板的后面的相应的弯曲延伸部，并且
所述第二法兰为L形支架，其中第一壁焊接于所述前板的后面，并且第二壁焊接于由所述第二梁元件限定的所述第二侧壁。
在优选实施例中，所述第一梁元件和所述第二梁元件中的至少一个具有焊接于另一梁元件的上纵向法兰和下纵向法兰。两个梁元件布置在所述第一法兰和所述第二法兰的外部。此外，前板具有布置在包封在所述第一法兰与所述第二法兰中间的区域内的孔口。此外，在优选实施例的情况下，第二法兰的以上提及的第二壁具有至少一个槽，其沿与前板的平面正交的方向延长，并且适于在其中宽松地接收所述第二梁元件的弯曲凸片。
本发明还提供一种用于组装以上描述的具有纵向梁和前板的单元的方法。该方法包括以下步骤：
向所述前板提供焊接于其后面的所述第一法兰和所述第二法兰，
使所述第一梁元件定位，其中其端部中的一个邻近于前板的后面，并且其上壁、下壁以及侧壁与所述第一C形法兰的所述上壁、所述下壁以及所述侧壁的外表面接触，
通过沿与前板正交的方向相对于所述前板以及相对于所述第一梁单元调节所述第二梁元件的位置，使所述第二梁元件定位，其中其端部中的一个邻近于前板的后面，并且其壁与所述L形第二法兰的所述第二壁的外表面接触，
将所述第一梁元件和所述第二梁元件焊接于彼此，以及
将所述第一梁元件的上壁、下壁以及侧壁焊接于所述第一法兰的上壁、下壁以及侧壁，并且将所述第二梁元件的壁焊接于所述第二法兰的所述第二壁。
根据优选实施例，以上提及的焊接操作借助于点电焊执行。形成在前板中的孔口构造成使得电点焊头部的一个电极能够在两个梁元件至由前板承载的第一法兰和第二法兰的焊接将执行时，到达所述第一和所述第二法兰的壁的内表面。
以上描述的结构的重要优点在于，组装操作可以以简单的方式执行并且没有附加的成本，同时确保获得可靠的连接，不管由于制造公差而产生的尺寸的变化。所有的连接可借助于点电焊执行，具有制造成本的降低和因此获得的连接的可靠性的所得优点。
本发明的又一重要优点在于，由前板承载的第一法兰和第二法兰还可利用不同厚度的金属板制成(如果这是优选的)。例如，在优选实施例中，第一C形法兰布置在朝向发动机舱面向的梁的侧部上，并且具有相对于第二L形法兰的厚度的较小厚度。
附图说明
本发明的另外的特征和优点将从参照附图的以下的描述变得容易显而易见，该附图仅仅经由非限制性实例给出，在该附图中：
图1为根据本发明的具有纵向梁和前板的单元的透视图，
图2,3为包括前板的单元的两个透视图，其中第一连接法兰和第二连接法兰安装于其后面，
图4为示出用于制造图1的结构的方法的一个步骤的透视图，
图5为示出方法的后续步骤的透视图，
图6示出了从纵向梁的内部示出的图5的结构的细节，
图7示出了制造方法的又一步骤，
图8为沿着图7的线VIII-VIII截取的截面视图，
图9为沿着图8的线IX-IX的截面视图，
图10为图IX的细节的放大比例的视图，以及
图11-13为示出根据本发明的方法的各种步骤的透视图。
具体实施方式
在图1中，附图标记1大体上表示具有纵向梁和前板的单元，其包括纵向梁2和刚性地连接于纵向梁2的前端部的前板3。机动车辆的前结构包括图1中示出的类型的一对单元。两个单元的前板3用于连接结构的前横梁的端部。
在横梁的各个端部与相应的前板3之间典型地插置适于变形的所谓“碰撞箱”结构，以便在机动车辆的前冲击的情况下吸收冲击能量。
参照图2,3，前板3以本身已知的方式由例如由钢制成的平板构成，具有在机动车辆的安装状态下向前面向的前面3A和朝向纵向梁2面向的后面3B。
纵向梁2处于中空轮廓的形式，具有上壁、下壁以及两个侧壁。
在根据本发明的结构中，纵向梁2由焊接于彼此的两个纵向梁元件21,22构成，并且例如由钢或铝或铝合金制成。
在本文中示出的示例性实施例中，前板3包括从板向后突出以便包绕后面3B的周边边缘3C。还根据现有技术，在前板3中，孔4形成，用于至由相应的“碰撞箱”结构(此处未示出)承载的对板的连接。 在本文中仅仅经由实例示出的形式中，在前板3的后面3B上，在孔4处，存在用于接收连接螺钉(未示出)的焊接衬套5。
前板3具有相对大的孔口A，然而其包含在包封在两个连接法兰6,7之间的板3的部分内。
特别参照图4和图7，第一梁元件21为具有C形截面的纵向元件，具有上水平壁211、下水平壁212以及垂直侧壁213，它们限定纵向梁2的上壁、下壁以及第一侧壁。此外，在本文中示出的实施例中，纵向梁元件21的两个纵向边缘向上和向下弯曲，以便限定上纵向法兰214和下纵向法兰215。
参照图5，纵向梁2的结构由第二纵向梁元件22完成，在本文中示出的实例中，第二纵向梁元件22具有与壁213相对的限定纵向梁2的第二侧壁的单个壁221。如将在下面更详细地示出的，壁221的上纵向部分和下纵向部分焊接于第一梁元件21的上法兰214和下法兰215，以使两个梁元件21,22限定呈具有闭合的轮廓截面的中空轮廓的形式的纵向梁2。
再次参照图2,3，前板3预先布置有第一连接法兰6和第二连接法兰7，第一连接法兰6和第二连接法兰7与彼此分离并且焊接于前板3的后面3B，并且用于前板3至纵向梁2的前端部的连接。
第一连接法兰6处于具有上水平壁61、下水平壁62以及侧垂直壁63的C形支架的形式。这些壁中的各个具有以90°弯曲的延伸部，其焊接于前板3的后面3B。具体而言，支架6的上壁61具有例如由电点焊S焊接于前板3的后面3B的延伸部611。支架6的下板62具有延伸部621，其例如借助于电点焊S焊接于前板3的后面3B(在该情况下也如此)。最后，支架6的侧壁63具有例如由电点焊S焊接于前板3的后面3B的延伸部631。
第二法兰7处于L形支架的形式，其中第一壁71例如借助于电点焊S连接于前板3的后面3B。L形支架7还包括第二壁72，其相对于第一壁71大致上以90°布置。第二法兰7在如下位置处连接于前板3，使得第二壁71相对于第一法兰6的侧壁63处于平行且间隔开的位置，面向后者并且垂直地布置在相同的位置。此外，壁72的垂直尺寸对应于第一法兰6的壁63的垂直尺寸，以使其处于垂直地限制在第一支架6的上壁61与下壁62之间的空间中。在根据本发明的制造方法中，借助于第一法兰6的延伸部611,621,631至前板3的后面3B的焊接(优选借助于电点焊)，以及借助于L形法兰7的第一壁71至所述后面3B的焊接(再次根据优选实施例，借助于点电焊)，前板3最初设有两个连接法兰6,7。
参照图4，该方法的后续步骤包括提供第一纵向梁元件21，其中其端部中的一个直接地邻近于前板3的后面3B，并且其中其上壁、下壁以及侧壁布置在第一C形法兰6的协作的壁的外部并且与第一C形法兰6的协作的壁接触。
该方法的后续步骤包括提供与第一梁元件21的上法兰214和下法兰215接触并且与第二L形凸缘7的第二壁72接触的第二纵向梁元件22(见图5)。在该步骤中，梁元件22相对于前板3以及相对于第一梁元件21调节到适当位置。该调节步骤由在形成在第二支架7的第二壁72中的槽F内的凸片L(由第二梁元件22的壁221的切割和弯曲形成)的接合来辅助，该槽沿与前板3的平面正交的方向延伸。槽F内的凸片L的接合提供了用于定位第二梁元件22的第一参考，并且限定了用于沿纵向方向定位第二梁元件22的止动端部。一旦第二梁元件22也正确地定位，则两个梁元件21,22优选由点电焊沿着第一元件21的上法兰214和下法兰215以及壁221的对应边缘部分焊接于彼此。
一旦执行两个梁元件21,22之间的焊接，则因此形成的梁2可借助于焊接于两个法兰6,7刚性地连接于前板3。优选地，焊接借助于多次电点焊执行，该多次电点焊在图11-13中部分地示出且由W表示的类型的点电焊头部的帮助下执行。在这些图中，焊接头部W的两个电极由E1,E2表示。图11-13示出了，孔口A使得法兰6,7的内表面的两个电极中的一个E1能够在梁2的壁与法兰6,7之间执行点电焊。具体而言，第一梁元件21的上水平壁211焊接于C形法兰6的上壁61(图11)。类似地，第一梁元件21的下壁212焊接于C形支架6的下壁62(图12)。类似地，第一梁元件21的侧壁213焊接于C形支架6的侧壁63。最后，第二梁元件22的壁221焊接于L形支架7的第二壁72 (图13)。
如前述中已经指示的，本发明的又一重要优点在于，由前板3承载的第一法兰6和第二法兰7还可利用不同厚度的金属板制成(如果这是优选的)。例如，在优选实施例中，第一C形法兰布置在朝向发动机舱面向的梁的侧部上，并且具有相对于第二L形法兰的厚度的较小厚度。以该方式，在正面碰撞的情况下，可获得结构以优选的方式塌缩。如从前述的描述容易显而易见的，关于制造的简单性以及关于制造成本的降低，并且还关于连接的可靠性以及因此获得的结构以正确的方式吸收碰撞的能力，根据本发明的具有纵向梁和前板的单元，以及相关联的制造方法提供了明显的改进。
当然，尽管本发明的原理保持相同，但是构造和实施例的细节可相对于仅仅经由实例描述的内容广泛地变化，而不脱离本发明的范围。

Claims (12)

1.用于机动车辆前结构的具有纵向梁和前板的单元，其包括呈中空轮廓的形式的纵向梁(2)和刚性地连接于所述纵向梁(2)的前端部的前板(3)，
所述单元的特征在于：
所述纵向梁(2)包括限定所述纵向梁(2)的上壁(211)、下壁(212)以及第一侧壁(213)的第一梁元件(21)，以及具有限定所述纵向梁(2)的第二侧壁(221)的壁的第二梁元件(22)，
所述前板(3)具有朝向所述纵向梁(2)面向的后面(3B)，与彼此分离的第一法兰(6)和第二法兰(7)焊接于所述纵向梁(2)，用于所述纵向梁(2)的所述前端部的连接，
所述第一法兰(6)为C形支架，所述C形支架具有上壁(61)、下壁(62)以及侧壁(63)，它们分别焊接于由所述第一梁元件(21)限定的所述上壁(211)、所述下壁(212)以及第一侧壁(213)，
所述第一法兰(6)的所述上壁(61)、所述下壁(62)以及所述侧壁(63)具有焊接于所述前板(3)的所述后面(3B)的相应的弯曲延伸部(611,621,631)，并且
所述第二法兰(7)为L形支架，其中第一壁(71)焊接于所述前板(3)的所述后面(3B)，并且第二壁(72)焊接于由所述第二梁元件(22)限定的所述第二侧壁(221)。
2.根据权利要求1所述的单元，其特征在于，所述第一梁元件(21)和所述第二梁元件(22)中的至少一个具有焊接于另一梁元件的上纵向法兰(214)和下纵向法兰(215)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的单元，其特征在于，所述两个梁元件(21,22)布置在所述第一法兰(6)和所述第二法兰(7)的外部。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的单元，其特征在于，所述前板(3)具有包含在包封在所述第一法兰(6)与所述第二法兰(7)之间的区域内的孔口(A)。
5.根据权利要求1所述的单元，其特征在于，所述第二法兰(7)的所述第二壁(72)具有沿与所述前板(3)的平面正交的方向延长的至少一个槽(F)，其适于宽松地接收所述第二梁元件(22)的弯曲的凸片(L)。
6.根据权利要求1所述的单元，其特征在于，所述第一法兰(6)和所述第二法兰(7)由具有相同厚度的金属板的元件构成。
7.根据权利要求1所述的单元，其特征在于，所述第一法兰(6)和所述第二法兰(7)由具有不同厚度的金属板的元件构成。
8. 根据权利要求1所述的单元，其特征在于，所述第一C形法兰(6)布置在所述梁(2)的一侧上，所述一侧将朝向所述机动车辆的所述发动机舱面向，并且由具有比所述L形法兰(7) 的厚度小的厚度的金属板的元件构成。
9.用于组装根据前述权利要求中的任一项所述的具有纵向梁和前板的单元的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
向所述前板(3)提供焊接于其所述后面(3B)的所述第一法兰(6)和所述第二法兰(7)，
使所述第一梁元件(21)定位，其中其端部中的一个邻近于所述前板(3)的所述后面(3B)，并且其中其上壁(211)、下壁(212)以及侧壁(213)与所述第一C形法兰(6)的所述上壁(61)、所述下壁(62)以及所述侧壁(63)的外表面接触，
使所述第二梁元件(22)定位，其中其端部中的一个邻近于所述前板(3)的所述后面(3B)，并且其壁(221)与所述第二L形法兰(7)的所述第二壁(72)的外表面接触，并且沿着与所述前板(3)正交的方向相对于所述前板(3)以及相对于所述第一梁单元(21)调节所述第二梁元件(22)的位置，
将所述第一梁元件(21)和所述第二梁元件(22)焊接于彼此，以及
将所述第一梁元件(21)的所述上壁(211)、所述下壁(212)以及所述侧壁(213)焊接于所述第一法兰(6)的所述上壁(61)、所述下壁(62)以及所述侧壁(63)，并且将所述第二梁元件(22)的所述壁(221)焊接于所述第二法兰(7)的所述第二壁(72)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述焊接操作全部由点电焊完成。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述前板(3)具有孔口(A)，其包含在包封在所述第一法兰(6)与所述第二法兰(7)之间的区域内，并且足够大，用于使得点电焊头部(W)的一个电极(A1)能够到达所述第一法兰(6)和所述第二法兰(7)的所述壁的内表面。
12. 可用于根据权利要求1至权利要求8中的任一项所述的具有纵向梁和前板的单元中的前板单元，其特征在于，所述前板单元包括前板(3)以及焊接于所述前板(3)的面的第一法兰(6)和第二法兰(7)，其中所述第一法兰(6)为C形支架，具有水平上壁( 61)、水平下壁(62)以及侧垂直壁(63)，它们具有焊接于所述前板(3)的所述面的相应的弯曲延伸部(611,621,631)，并且其中所述第二法兰(7)为L形支架，具有焊接于所述前板(3)的所述面(3B)的第一壁(71)和为垂直壁的第二壁(72)，所述第二壁(72)布置在朝向所述第一法兰(6)的所述垂直侧壁(63)面向、平行于所述第一法兰(6)的所述垂直侧壁(63)且与所述第一法兰(6)的所述垂直侧壁(63)间隔开的位置处，并且所述前板具有包含在包封在所述第一法兰(6)与所述第二法兰(7)之间的区域内的孔口(A)。
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