CN1093061C - 液压成形的空间构架及其制造方法 - Google Patents

Abstract

汽车的空间构架(10)包括一个第一液压成形纵向伸展的管状下纵梁(12)，和一个第二液压成形纵向伸展的管状下纵梁(12)，下纵梁横向相互分隔开，并通常相互平行伸展。空间构架还包括一对通常平行的、液压成形管状上部纵向结构(20)，每个管状上部纵向结构(20)是一种整体成形结构，它固定在相应的一个下纵梁上。每个上部纵向结构具有一个纵向伸展部分(26)，该纵向伸展部分构造并布置成支承汽车的车顶，而且每个纵向伸展部分在空间构架的一个A立柱(24)的上端和空间构架的最后部的立柱(28)的上端之间纵向伸展。这样，液压成形管状上部纵向结构限定了空间构架的车辆A立柱和最后部的立柱之间的长度。横向伸展连接结构使下纵梁相互连接。

Description

液压成形的空间构架及其制造方法

本发明涉及汽车的空间构架。

在汽车工业中，用来安装汽车的各种零件和车身壁板的车辆空间构架已为人所知。典型的，空间构架由通过焊接或其它连接方式接合在一起的若干车架构件制成。通常需要的大量连接导致公差累计，因此空间构架存在尺寸精度的问题。

希望提供一种与传统的空间构架相比需要很少部件和很少连接的空间构架，从而获得一种尺寸精度较高的空间构架。

根据本发明的一个方面，提供一种汽车的空间构架，它包括一第一液压成形纵向伸展的管状下纵梁构件和一第二液压成形纵向伸展的管状下纵梁构件，下纵梁构件横向相互分隔开，并通常相互平行伸展。每个液压成形构件由调节成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定。空间结构还包括一对通常平行的、液压成形管状上部纵向构件，每个管状上部纵向构件是一种整体成形结构，它固定在相应的一个下纵梁构件上。每个上部纵向构件具有一个纵向伸展部分，该纵向伸展部分构造并布置成支承汽车的车顶，而且每个纵向伸展部分在空间构架的一个A立柱的上端和空间构架的最后部的立柱的上端之间纵向伸展。这样，液压成形管状上部纵向构件限定了空间构架的A立柱和最后部的立柱之间的长度。横向伸展连接结构使下纵梁构件相互连接。

根据本发明的另一个方面，实施下列步骤：将一个管状金属坯件放进一个液压成形模具组件内，模具组件具有限定了一个模腔的模面；向管状金属坯件的内部供送压缩流体，以便使坯件膨胀至与模腔的模面一致，从而形成一个第一上部纵向构件，该第一上部纵向构件由调节成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定；形成一个第二上部纵向构件；提供第一和第二分隔开的下纵梁；使第一上部纵向构件与第一下纵梁的相对端部连接；使第二上部纵向构件与第二下纵梁的相对端部连接；使第一和第二下纵梁定位成横向分隔开并通常相互平行的关系；以及用横向伸展连接结构相互连接第一和第二下纵梁。

本发明的空间构架需要很少的部件，因此装配特别简单。

图1是根据本发明的原理制造的车辆空间构架的立体图；

图2是图1所示的第一实施例的后横梁结构在其一个角部与其中一个上部纵向构件的相应的最上方的平直部分之间的接头的立体图；

图3和4是图2所示的接头的平直部分的横截面视图和局部立体图；

图5是根据本发明原理制造的车辆空间构架的第二实施例的立体图；

图6和7是图5所示的空间构架的不同装配阶段的立体图；

图8-19是图5的实施例中所用的接头的不同视图；和

图20是用来说明本发明的方法的液压成形模具组件的横截面视图。

图1是根据本发明的原理制造的车辆空间构架10的立体图。车辆空间构架10包括由一对液压成形的下纵梁构件12构成的一对横向分隔开、纵向伸展的下纵梁结构。每个液压成形构件由调节成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定。每个纵梁构件12具有一个较直的前部14，该前部14过渡到一个向上且向后倾斜的中间部分16。另外，每个纵梁构件12包括通常直的后部18，该后部18从中间部分16的上后端向后伸展。下纵梁构件12的前部14和后部18通常水平地布置，并且在装配好的车辆中与地面平行，而且相互平行。中间部分16提供后部“向上拱起的车架”以便很好的容纳后车轮。

每个纵梁构件12由直管状坯件通过传统的辊轧成形和缝焊制成，纵梁构件通常弯成图示的“S”形，然后径向膨胀，并通过任何传统的液压成形操作加工成形。

下纵梁构件12沿其纵向长度具有变化的横截面构形。例如，对于后部18，下纵梁构件12最好具有基本上矩形的横截面。而对于前部14，下纵梁构件12具有基本上六边形的横截面外形。在不超出本发明的实质的前提下，可以改变这里所公开的该液压成形的构件或其它管状液压成形构件的横截面构形。

车辆空间构架10还包括由一对液压成形的上部纵向构件20构成的一对纵向上部构件，该上部构件20具有通常反U形的外形。每个液压成形的纵向上部构件由调节成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定。每个上部构件20包括一个布置在前面的下垂直部分22，该下垂直部分22过渡到一个向上且向后伸展的前部24。每个该前部24形成了车辆空间构架的A立柱。每个上部纵向构件20还包括一个最上方的、纵向伸展的、通常平直部分26，向上且向后伸展的前部24过渡到该通常平直部分26，平直部分26从前部24向后伸展。平直部分26构成了具有通常反U形外形的上部纵向构件20的曲线中部。向下且向后伸展部分28接近每个上部纵向构件20的后部，最上方的平直部分26的后部过渡到该向下且向后伸展部分28。各向下且向后伸展部分形成了空间构架的对应的D立柱。最后，每个上部纵向构件20的终端是各下垂直部分30，该下垂直部分30从向下且向后伸展部分28向下伸展。

如图所示，每个上部纵向构件20在其整个范围内最好具有通常矩形的横截面。另外，应该认识到两个上部纵向构件20由单个管状坯件结构液压成形，最好由两个单独辊轧成形的管状坯件制成，这两个管状坯件在对接焊接头32处相互对接焊接。特别是，对接焊接头32在液压成形操作之前已成形，而且该接头将两个不同直径的单独的管状坯件相互连接。更具体的是，由于下垂直部分22的直径大于向上且向后伸展的前部24的直径，每个上部纵向构件20的这些部分最好由具有基本上不同直径的坯件制成。利用减径工具使最终构成下垂直部分22的管状坯件的一端的直径减小，从而使该坯件的这一端与另一个较小直径的辊轧成形坯件的一端对接焊接，这样形成了接头32，该较小直径的辊轧成形坯件最终构成了用数字标记33表示的上部纵向构件的其余部分。或者，可使用扩口工具或膨胀工具来使较小直径的坯件的构成向上且向后的前部24的下前端的一端膨胀，从而使构成部分33的坯件部分的该端的直径与构成下垂直部分22的坯件的邻接端的直径相同。在相应的管状坯件部分弯成U形的外形之前或者之后可进行对接焊接操作。坯件的弯曲在液压成形操作之前进行。在坯件部分相互对接焊接以形成一种完整的单个坯件结构之后，单个坯件结构作为一个整体单元液压成形在相应的上部纵向构件20内，该纵向上部构件由调节成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定。

每个下垂直部分22的下边34的轮廓足以贴身地容纳下纵梁构件12的前部14对应的上表面部分35。在液压成形操作结束之后，下边34切割成这种贴身的外形。下边34位于上表面部分35上。并且最好在适当位置进行金属焊条惰性气体保护焊接。

下纵梁构件12的后部18的终端是带切口的边36。每个边36构造并布置成容纳相应的上部纵向构件20的垂直部分30的角部。更具体的是，每个垂直部分30具有矩形横截面。下纵梁构件12的边36形成切口以便与垂直部分30的面向外的表面38和面向前的表面40咬合。边36最好被金属焊条惰性气体保护焊焊接到垂直部分30上。

若干横梁在上部纵向构件20之间横向连接。第一横梁结构由一个液压成形的横梁44提供。包括横梁44的每个液压成形横梁由调节成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定。第一横梁44包括在上部纵向构件20之间连接的液压成形管状部分，它最好接近向上且向后伸展的前部24的下部并刚好位于对接焊接头32的上方。类似的，液压成形的横梁46通常在向上且向后伸展的前部24与最上方的平直部分26之间的弯曲或拱形过渡区将两个上部纵向构件20连接。另外，通常在最上方的平直部分26和向下且向后伸展部分28之间的弯曲或拱形过渡区中，液压成形的后横梁48在上部纵向构件20之间伸展。最好，这些横梁44，46，48中每一个都具有通常矩形的横截面外形，并且以传统的方式由圆形管状坯件液压成形。

横梁44，46和48的相对端布置成与上部构件20的邻接部分搭接或叠加，该相对端装在上部纵向构件20的外形内的液压成形的凹槽中，并通过金属焊条惰性气体保护焊接就位。

由一对液压成形的横梁50和52构成的一对反U形的横梁结构布置在横梁46和48之间。每个液压成形的横梁50，52由调节成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定。位于前面的U形横梁结构50具有在横过汽车的方向上伸展的通常水平布置的一个曲线中间部分54，从曲线中间部分54的相对端向下伸展的一对支腿部分56。横梁结构50的角部或接合处58形成曲线中间部分54和各支腿部分56之间的过渡区。角部58布置成与相邻的最上方的平直部分26的底部叠加或搭接。支腿部分56的底边60切割成与各下纵梁构件12的相邻的上表面35贴合。然后边60通过金属焊条惰性气体保护焊焊接到下纵梁构件12的上表面。

角部58装在位于最上方的平直部分26的外形内的液压成形的凹槽中，以便与相应的最上方的平直部分26形成搭接的手套式吻合接头(glove-joints)，并通过金属焊条惰性气体保护焊焊接就位。

后横梁52包括曲线中间部分70，该曲线中间部分70基本上水平布置并在横过汽车的方向上伸展。后横梁52从曲线中间部分70的相对端的接合处过渡到垂直向下伸展的支腿部分72。角部74形成曲线中间部分70和各支腿部分72之间的过渡区。角部74布置成与最上方的平直部分26的相邻部分相互搭接或叠加。特别是，角部74布置在位于最上方的平直部分26的外形内的液压成形的凹槽中。支腿部分72的端76装在相应的下纵梁构件12内的液压成形的凹槽中，并通过金属焊条惰性气体保护焊焊接就位。而且，该凹槽位于下纵梁构件12内以容纳端部76。

应该认识到横梁结构50的支腿56的上部形成空间构架的B立柱。类似的，靠后布置的横梁结构52的支腿72的上部形成C立柱。最后，每个上部纵向构件20的向下且向后伸展部分28形成D立柱。

下后部的横梁80液压成形为矩形的横截面外形，并在上部纵向构件20的后垂直部分30的下端之间伸展。垂直部分30切割成设有一个形成角的边82，该形成角的边82构造并布置成与后横梁结构80的上表面84和面向前的表面86咬合。边82最好通过金属焊条惰性气体保护焊操作焊接到表面84和86上。

车辆空间构架装置10还包括门结构90，该门结构90包括液压成形的下U形管状构件92，靠近U形构件92的垂直支腿96的端部焊接的直管状横梁94，以及一个反U形的液压成形构件98，该反U形的液压成形构件98具有可伸缩地容纳在U形构件92的管状端部内的相对的支腿部分。每个液压成形构件90，94，98由调节成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定。

参见图2-4，所示的凹槽100通过液压成形工艺制成。通过提供构成液压成形模具组件一部分的网垫，可以获得图中所示的特殊的外形。如图所示，凹槽100位于平直部分26的上壁101内。上壁101形成凹槽100，该凹槽100具有相对的斜面102，和邻接的水平布置的平直壁部104。可以理解对凹槽的这种特殊的外形要求并不高。斜面102可以更垂直的布置，以便形成与表面104成基本上垂直的夹角。形成的凹槽100使得液压成形的平直部分26的底壁110的形状与上壁101的外形对应。底壁部分110包括向下且向内倾斜的壁部112，该壁部112与基本水平布置的壁部114邻接。壁部114的长度大于壁部104。另外，倾斜壁部112的坡度最好小于壁部102的坡度角。结果，在凹槽100的区域，上壁部分101和下壁部分110的间距基本上小于在凹槽相对两侧上的刚好其周围或邻近部分的间距。尽管凹槽100的下壁110通常与上壁101外形相符，可以设想下壁110基本上可以是平直的。

图中所示的上横梁结构52的优选外形在角部74采用面向下的凹槽。该凹槽的外形通常与凹槽上臂101的外形互补，并具有水平或平直的表面，该水平或平直的表面搁置并固定在最上方的平直部分26的面向上的表面104上。在横梁结构52内设置的面向下的凹槽处，且在角部74下方的横梁结构52的凹陷部分，此处的水平壁部分120和122之间的厚度基本上小于在凹槽的相对两侧的该壁部分120，122之间的厚度。

由于在纵向平直部分26和横梁结构52的角部74内形成搭接凹槽，通过交叉搭接在横梁结构52和横向分隔开的最上方的平直部分26之间形成了接头，因此，该接头具有缩小的横截面轮廓，然而在构件之间却仍保持较高比例的接触面积。尽管两个搭接部分最好均设有这种凹槽，但如果只有其中一个搭接构件设有凹槽，则仍能够获得理想的轮廓。

类似具有凹槽的搭接接头设置在横梁结构50与最上方的平直部分26的接头处，该接头处通常位于横梁结构50的角部58下方。

类似的凹槽设在上部纵向构件20内，以便形成与横梁44，46和48的相对端的接头。然而，在该接头处，在上部纵向构件20内形成的凹槽仅设置在面向上或面向外的壁部111内。根据所述的设想，在这些接头处的相对的壁部基本上是平直的。另外，横梁44，46和48不设任何凹槽，而是容纳在相对端的凹槽内，以形成小轮廓的焊接接头。

最后，使相同类型的接头熔化以便与横梁结构52的底部76连接，该底部76容纳并焊接在下纵梁构件12内形成的液压成形的凹槽内。而且只有其中一个壁部设有凹槽，而相对的壁部基本上是平面，或与邻接的壁部保持无间隙，这从图1中的区域140可知。

由于上述车架构件都是液压成形，因此可获得精确外形的空间构架。例如，由于上部纵向构件20液压成形为一个整体单元，与部件分别成形然后连接的结构相比，在前下垂直部分22和后下垂直部分30之间(或者A立柱和D立柱之间)获得了理想距离，该理想距离具有更高的准确度和精度。在横过汽车方向同样如此，例如，根据横梁结构50和52液压成形的精度可精确的获得C立柱之间或B立柱之间的距离。

图5是本发明的第二实施例的立体图。图5表示一个空间构架200，它包括一个主车身组件或车架体210和由与车架体的前端连接的前端组件400构成的结构组件。

在许多方面，车架体210与第一实施例的空间构架10类似。车架体210包括由一对液压成形的、纵向伸展的下纵梁构件212构成的一对横向分隔开的、纵向伸展的下纵梁结构。每个纵梁构件212具有较直的前部214，该前部214过渡到向上且向后倾斜的部分216。另外，每个纵梁构件212包括一个通常直的或略微拱形部分218，该部分218从中间部分216的上后端向后伸展。然而与第一实施例不同，纵梁构件212还包括一个向下然后向后伸展的后部219，该后部219形成纵梁构件212的后端。部分216，218和219提供后部“向上拱起的车架”以便很好地容纳后车轮。

每个纵梁构件212由直管状坯件最好通过传统的辊轧成形和缝焊制成，纵梁构件通常弯成图示的S形，然后径向膨胀，并通过任何传统的液压成形操作加工成形。每个液压成形的纵梁构件212由调节成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定。

车辆空间构架200还包括由一对液压成形的上部纵向构件220构成的一对纵向上部构件。每个液压成形的纵向上部构件220由调节成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定。每个上部构件220包括一个位于前面的下垂直部分222。该下垂直部分222过渡到一个向上且向后伸展的前部224。部分222和224形成车辆空间构架200的“A”立柱。每个上部纵向构件220还包括一个最上方的、纵向伸展的、通常平直部分226，向上且向后伸展的前部224向后伸展并过渡到该平直部分226。

每个纵向结构220的终端接近通常平直部分226的后部，在此它焊接到车架体的后环装置227上。后环装置227包括两个U形管状液压成形构件229和231。每个液压成形的构件229，231由调节成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定。上U形构件229倒置，并且其相对端与直立的下U形构件231的相对端在手套式接头237处连接。更具体的是，上U形构件229的相对的支腿243终端的横截面直径小于下U形构件231的相对的支腿241的相对端处的横截面直径。这样，上U形构件229的支腿243的端部容纳在下U形构件231的开口端内，然后焊接就位。上U形构件229正好位于容纳在下U形构件231的支腿241内的端部上方的一些部分径向膨胀，因此形成凸缘表面，该凸缘表面与下U形构件231的向上伸展的支腿241的开口端的配合的上边缘咬合，因此限制了上U形构件229的支腿243在下U形构件231的支腿内伸展的程度。该后环装置227限定了车辆后门或升降门的后开口。

上U形构件229的支腿243和下U形构件231的支腿241相互配合以形成车架组件200的横向隔开的、通常平行的、垂直伸展的D立柱228。上U形构件229具有在支腿部分243之间连接的横向伸展的曲线中间部分248。

从区配箱的观点来看，由两个U形构件形成的后环装置227提高了空间构架的动态稳定性，以防止在使用环境下车架扭曲。

支腿243和曲线中间部分248的接合处通过焊接与通常平直部分226的后端接合。每个上纵向构件220包括一个一体的“A”立柱，而且限定了与相应的D立柱228的上端连接的部分。这样，与后环装置227连接的液压成形的管状结构220限定了车架体210的纵向尺寸和横过车辆方向上的尺寸。

如图所示，下U形构件231的支腿部分241通过曲线中间部分245连接。曲线中间部分245和相对的支腿部分241之间的接合处或过渡区通过焊接与纵梁构件212的后端连接。在每个纵梁构件212的端部切割出一个凹口213(图7)，以便以嵌套方式容纳下U形构件231。

参见图6，最好由若干液压成形的横梁构成的若干横梁结构在上部纵向构件220之间使其相互连接。特别是，第一横梁244包括在上部纵向构件220之间连接并具有基本上矩形横截面的液压成形管状部分，该第一横梁最好位于下部222和A立柱的向上且向后伸展的部分224之间，并且刚好位于对接焊接头232的上方。类似的，横梁246通常在A立柱的上端之间分别与两个上部纵向构件220连接。每个液压成形的横梁244，246由调节成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定。

参见图15，横梁244，246具有与上部构件220连接的相对端部。这些接头通过焊接形成。最好在液压成形操作期间在上部纵向构件220内形成凹槽，这与第一实施例所述相同。横梁244，246的相对端容纳在凹槽内并焊接就位。通过结构粘合剂连接以方便接头247的连接，该结构粘合剂用于代替焊接或与焊接结合使用。

再次参见图5和6，由布置在横梁246和后环装置227之间的一对反U形液压成形横梁250和252构成了一对横梁结构。每个液压成形的横梁250，252由调节成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定。位于前面的U形横梁结构250具有在横过汽车的方向上伸展的、通常水平布置的曲线中间部分254，和从曲线中间部分254的相对端向下伸展的一对支腿部分256。横梁结构250的角部258形成曲线中间部分254和各支腿部分256之间的过渡区。角部258布置成与相邻的最上方的平直部分226的底部搭接或叠加。角部最好通过结构粘合剂粘合到平直部分上。

后横梁结构252包括曲线中间部分270，该曲线中间部分270基本上水平布置并在横过汽车的方向上伸展。后横梁结构252从曲线中间部分270的相对端过渡到垂直向下伸展的支腿部分272。角部274形成曲线中间部分270和各支腿部分272之间的过渡区。角部274布置成与最上方的平直部分226的相邻部分相互搭接或叠加，并最好通过结构粘合剂连接。

与第一实施例相同，角部258和/或274可布置在液压成形凹槽内，该凹槽位于最上方的平直部分226的外部轮廓内。

参见图10，支腿部分256的底端部260容纳在纵梁构件212内的开口中并焊接就位。

参见图12，支腿部分272的端部276容纳在相应的下纵梁构件212内冲压形成的开口277内，并通过金属焊条惰性气体保护焊焊接就位。

应该认识到在第二实施例中的上述每个搭接接头处，为了在液压成形管内形成凹槽，在液压成形模具中可使用网垫，以便于部件连接，这从第一实施例的描述并特别参见图2-4可知。应该认识到，这种连接类型可以是在任何接头处，而且不仅仅是在角部258和274。

如图5和6所示，每个上部纵向构件220最好具有不规则的、几乎是锥体或梯形的横截面。另外，应该认识到两个上部纵向构件220是由单个管状坯件结构液压成形，而最好由两个单独辊轧成形的坯件制成，这两个管状坯件在对接焊接头232处相互对接焊接。特别是，与第一实施例所述相同，在液压成形操作之前形成对接焊接头232，而且对接焊接头232使不同直径的两个单独的管状坯件相互连接。

与第一实施例所述相同，下纵梁构件212沿其纵向长度具有变化的横截面外形。最好，纵梁构件212通常从A立柱的下部222的刚好前方的一个位置伸展到车架体210的后端。纵梁构件212的前端与前车架组件400的前纵梁构件412连接。

最好，纵梁构件212由两个单独辊轧成形的管状坯件制成，这两个管状坯件已在对接焊接头或企口连接接头247处相互对接焊接。对接焊接接头247在液压成形操作之前形成，并使上述两个直径不同的单独的管状坯件相互连接，这种连接与上述A立柱的连接相同。

最好由附加的液压成形的车架横梁255，257和259构成的若干附加的上横梁结构也在纵梁构件212之间使该纵梁构件连接。每个液压成形的构件255，257，259由调节成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定。横梁259构成上升底板支撑结构。刚好在后部向上拱起的车架前方的纵梁构件部分，横梁259连接两个纵梁构件212以容纳后车轮。横梁259的端部设有凹口277，该凹口277设置成以嵌套方式容纳纵梁构件212的下侧。横梁259焊接到纵梁构件212上。

如图9所示，每个下垂直部分222的下部234容纳在每个下纵梁构件212的前部214的上壁内的一个孔235以及下壁内的一个孔249中。或者在液压成形过程中，通过本领域所公知的液压冲孔操作形成孔235和249，或者在液压成形操作完成后，孔235和249切割成这种贴合的外形。如图所示布置下部234，然后最好通过金属焊条惰性气体保护焊来焊接。车架横梁251通过L形托架253使下纵梁构件212相互连接。该托架在相对于纵梁构件212的纵向来说与A立柱下部222相同的纵向位置与车架横梁251连接。相对于纵梁构件212的纵向，车架横梁251与下部222至少部分搭接。可选择的，横梁255的相对端可容纳在每个纵梁构件212的下壁内的凹槽中，并焊接就位。

为了提高空间构架210的刚性或结构整体性，如图8所示，一些接头可用角撑板或托架294来加强。特别是，垂直伸展的构件和下纵向构件之间的接头可用图示的马蹄形托架来加强。

参见图11，车架体210与车辆前门267结合。门267采用液压成形的下横梁269，该下横梁269焊接到门外板271上。周边橡胶密封结构273固定在门267上并包围门，当门关闭时，它可以形成门与下横梁的密封装置，或者美观的外壁。液压成形的下横梁269由调节成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定。与图1所示的门框结构90类似，下横梁269形成一个门框结构的下部。当门关闭时，密封结构273还与A立柱形成密封装置。与图1所示的上部门框结构98的前部75类似，门267的最好由液压成形的垂直构件275构成的位于前面的垂直结构的一部分形成门结构的向下伸展的前支腿部分。这样，与图1的结构98类似，该结构形成倒置的管状液压成形构件的一部分。

参见图13和14，前端组件400最好由若干液压成形构件制成，这些构件包括以手套式吻合装配的方式与纵梁构件212连接的下前部车架梁412。一对上纵向伸展构件420限定了车辆的上前端，以支撑包括前罩在内的车身壁板。每个构件420在其上表面和下表面设有凹槽422，该凹槽位于其相对端上以容纳空间构架的A立柱，然后焊接就位。因为构件420与A立柱连接，因此，A立柱将吸收作用在构件420上的纵向力。类似的，作用在前梁412上的纵向力将由纵梁构件212吸收。

图16表示后侧板Q安装在空间构架200上的状态。最好后侧板通过结构粘合剂A固定在C立柱272上，并固定在纵向伸展部分226的后部。

参见图17，车顶R可通过托架B安装在纵向伸展部分226上。托架B还可以支撑一个角板P。图中表示了一个前驾驶员的车架体侧门D，其部件通过对后乘客门的详细描述可清楚知道。

图18表示了车辆C立柱和后乘客门374之间的接合处，以及C立柱272与后侧板375的连接。最好，根据第一实施例中与门有关的教导，门374具有由两个液压成形的U形管状构件制造的周边液压成形门框376。门框376焊接到外门金属板377上。图中还表示了一个门密封装置378和车门窗379。

图20是本发明的方法所用的液压成形模具组件的横截面。本发明的模腔的形状特别适合本发明设想的新的和有利的管状部件的形状。图20实际表示了两个液压成形柱塞装置500和502，它们分别具有外柱塞部件，外柱塞部件可移动到与管状坯件510的相对端接合并使其密封，该管状坯件已经弯曲(例如在计算机数控(CNC)弯曲机内)，以便装在液压成形模具结构514的模腔512内。坯件510可表示上述任何U形或反U形构件。管状坯料510最好浸入到水槽内，以便填充液压成形流体。柱塞500和502包括液压增压器，它可使液压成形流体增压，以便使管膨胀至与模面一致。外柱塞504和506向内推压进入模具结构内，以便金属在坯件510内滑移，从而添满或者使最终形成的管部件的壁厚保持在坯件的原始壁厚的约+/-10％(即在管径向膨胀期间对壁变薄进行补偿)。

简短的说，根据本发明的液压成形工艺，具有通常U形外形的第一管状金属坯件布置在液压成形模具组件内，所述模具组件的模面限定了一个模腔。管状坯件的端部密封，且液压成形流体在所述第一管状金属坯件内部由增压器施压，以便使所述坯件膨胀至与所述模腔的模面一致，从而形成第一液压成形上部纵向构件，例如第一实施例的纵向构件20或第二实施例的220。在坯件向外膨胀过程中，坯件的金属壁不规则的向外变形以便给产生的液压成形的构件提供调节成预定的不规则外表面形状的管状金属壁。具有通常U形外形的第二管状金属坯件还布置在液压成形模具组件内，压缩流体使该第二管状金属坯件膨胀，因此，所述坯件膨胀至与模腔的模面一致，从而形成第二液压成形上部纵向构件(20或220)。第一和第二上部纵向构件均包括至少一个空间构架的立柱，例如第一实施例的每个上部纵向构件20包括A立柱和D立柱，而在第二实施例中，每个结构220形成各A立柱。设置第一和第二下纵梁构件(12或212)，第一液压成形上部纵向构件的至少一个立柱与分隔开的下纵梁结构中的第一下纵梁构件连接。每个第二液压成形上部纵向构件的至少一个立柱(20或220)与分隔开的下纵梁结构中的第二下纵梁构件连接。第一和第二下纵梁构件布置成相互横向分隔开。第一和第二下纵梁构件(12或212)与横向伸展的连接结构，例如第一实施例的横梁80和第二实施例的横梁251，255和257相互连接。

本发明还设想通过将具有通常U形外形的管状金属坯件放置在液压成形模具组件内，然后在内部压缩并使其膨胀以便与模面一致，从而使U形横梁结构(例如50，52，250和252)液压成形。第一和第二下纵梁构件布置成横向相互分隔开。液压成形横梁的第一端与第一下纵梁构件连接，而液压成形横梁的第二端与第二下纵梁构件连接。

可以理解这里所述的每个液压成形管状构件由管材形成的整体管状坯件制成。最好，坯件通过传统的辊轧成形和随后的缝焊技术成形。然后，管状坯件膨胀至与限定液压成形模腔的模面一致，从而形成管，该管的形状对应于部件的理想形状。最好，在液压成形操作期间，通过外力使管状坯件的端部相对向内，以便添满或者使形成的部件的壁厚保持在初始管状坯件的壁厚的预定范围内。这样，还应该认识到尽管在单个管状坯件布置在液压成形模具内以便准备液压成形之前，该单个管状坯件本身可通过两个或多个管状构件相互连接(例如以端对端的方式使管状坯件对接焊接)来形成，但本申请公开的每个液压成形管状部件可由单个管状构件形成，该单个管状构件布置在液压成形模具内。从这个意义上说，这里公开的每个液压成形管状构件是整体成形的管状结构，这意味着它已经液压成形为对应于理想形状的单个管状结构，它不包括相互固定在一起的若干管状结构。另外，当根据优选的方法成形时，本发明的每个液压成形管状构件只进行单独的纵向缝焊，而且，在形成原始的管状坯件时进行这种焊接。这与传统的管状车架构件大为不同，传统的管状车架构件包括两个C形或两半个蚌壳沿着两条缝互相面对着焊接在一起。还应理解在液压成形操作过程中，管状坯件径向向外膨胀至与模具表面相符，因此每个液压成形的构件由调节成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定。

尽管参考有限数量的实施例已经公开和描述了本发明，可以理解在不超出本发明的实质和范围的前提下，显然本发明可作变化和修改。因此，根据这里所述的原理和优点，下述的权利要求书希望覆盖所述的所有这些修改、变化和等效范围。

Claims (20)

1.一种用于汽车的空间构架(10)，包括：

第一和第二纵向伸展并横向分隔开的下纵梁(12)；

横向伸展连接结构(44，46，48，50)，该横向伸展连接结构构造并布置成使所述下纵梁相互隔开，并且通常相互平行；和

一对液压成形的管状上部纵向构件(20)，每个该管状上部纵向构件由固定成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定，其特征在于每个该管状上部纵向构件与相应的一个所述下纵梁连接，每个上部纵向构件具有一个从所述相应的下纵梁向上伸展的直立部分(22，24)形成所述空间构架的一个A立柱，每个上部纵向构件具有一个纵向伸展部分(26)，该纵向伸展部分从形成直立部分的所述A立柱向后伸展，每个上部纵向构件向下伸展到所述相应的下纵梁，以形成所述空间构架的最后部的立柱(28)，这样所述液压成形管状上部纵向构件的纵向伸展部分限定了所述空间构架的所述A立柱和所述最后部的立柱之间的长度。

2.如权利要求1所述的空间构架，其特征在于还包括一个反U形液压成形管状横梁(50)，该横梁(50)由固定成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定，所述管状横梁的第一支腿部分(56)的一个自由端与所述第一下纵梁(12)连接，所述管状横梁的第二支腿部分(56)的一个自由端与所述第二下纵梁(12)连接，所述第一支腿部分从其自由端向上伸展，从而形成一个第一B立柱，所述液压成形的横梁具有一个在所述支腿部分之间的横跨部分(54)，该横跨部分(54)从所述第一B立柱伸过所述车架，所述第二支腿部分从所述横跨部分向着其自由端向下伸展，从而形成一个第二B立柱，这样，所述液压成形的管状横梁的横跨部分限定了所述空间构架的所述B立柱之间的长度。

3.如权利要求2所述的空间构架，其特征在于所述下纵梁包括第一和第二液压成形的管状纵梁构件(12)，每个液压成形的管状纵梁构件由固定成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定。

4.如权利要求3所述的空间构架，其特征在于所述液压成形的管状横梁(50)布置成与每个所述液压成形的管状上部纵向构件(20)的所述纵向伸展部分(26)相互对接搭接，每个所述液压成形的管状上部纵向构件的所述纵向伸展部分设有一个凹槽(100)，所述液压成形的管状横梁(50)布置在所述凹槽内的所述支腿部分和所述横跨部分之间的接合处(58)。

5.如权利要求4所述的空间构架，其特征在于所述横向伸展连接结构包括垂直于所述下纵梁伸展的一个液压成形的管状连接构件(52)，该连接构件由固定成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定。

6.如权利要求5所述的空间构架，其特征在于所述横向伸展连接结构还包括若干液压成形的前连接构件(44，46，48)，每个所述液压成形的前连接构件由固定成预定的不规则外表面形状且使所述上部纵向构件相互连接并在所述上部纵向构件之间横向伸展、并且使所述上部纵向构件相互连接。

7.如权利要求1所述的空间构架，其特征在于还包括一个门结构(90)，在从所述相应的下纵梁的一个前端部(14)向上伸展的所述门结构的直立部分，所述门结构可转动地与其中一个所述上部纵向构件连接。

8.如权利要求7所述的空间构架，其特征在于所述门结构包括若干液压成形的管状门构件(92，98)每个所述液压成形的管状门构件由固定成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定，所述液压成形的管状门构件端对端连接，以形成所述门结构的周边。

9.如权利要求8所述的空间构架，其特征在于所述若干液压成形的管状门构件包括一个第一U形液压成形的管状门构件(92)和一个第二液压成形的U形管状门构件(98)，所述第二U形液压成形的管状门构件相对于所述第一U形液压成形的管状门构件倒置，而且所述第二U形液压成形的管状门构件的相对端分别与所述第一U形液压成形的管状门构件的各相对端连接。

10.一种用于汽车的空间构架(10，200)，包括：

第一和第二横向隔开、通常平行、液压成形、并纵向伸展的管状下纵梁构件(12，212)，每个下纵梁构件由固定成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定；

横向伸展连接结构(44，46，48，50，244，246)，该横向伸展的连接结构构造并布置成使所述第一和第二液压成形的下纵梁构件相互连接；和

一对通常平行的、液压成形的管状上部纵向构件(20，220)，每个该管状上部纵向构件由固定成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定，其特征在于

每个所述液压成形的管状上部纵向构件固定在相应的其中一个所述液压成形的下纵梁构件上，每个液压成形的上部纵向构件具有一个纵向伸展部分(26，226)，该纵向伸展部分构造并布置成支撑所述汽车的车顶的一侧，每个纵向伸展部分在所述空间构架的A立柱的一个上端和所述空间构架的最后部的立柱的一个上端之间纵向伸展，这样，所述液压成形管状上部纵向构件限定了所述空间构架的所述车辆A立柱和所述最后部的立柱之间的长度。

11.如权利要求10所述的空间构架，其特征在于每个所述液压成形的上部纵向构件包括一个垂直伸展部分(22，24，222，224)，该垂直伸展部分使所述纵向伸展部分与相应的液压成形的纵梁构件连接，每个所述纵向伸展部分构成所述空间构架的一个A立柱。

12.如权利要求11所述的空间构架，其特征在于还包括一对垂直伸展结构(28，241，243)，该垂直伸展结构将所述纵向伸展部分的后端与相应的液压成形的纵梁构件的后端连接，所述垂直伸展结构构成了所述空间构架的最后部的立柱。

13.如权利要求12所述的空间构架，其特征在于所述垂直伸展结构整体构成所述液压成形的上部纵向构件的一部分。

14.一种制造汽车用空间构架的方法，所述方法包括：

液压成形一第一上部纵向构件(20)，该第一上部纵向构件由固定成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定；

液压成形一第二上部纵向构件(20)，该第二上部纵向构件由调节成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁确定；

提供第一和第二下纵梁(12)；

使所述第一和第二下纵梁构件定位成横向分隔开并通常相互平行的关系；

用横向伸展连接结构(44，46，48)相互连接所述第一和第二下纵梁；

其特征在于：

使所述第一上部纵向构件与所述分隔开的下纵梁中的第一下纵梁的相对端部(14，18)连接；和

使所述第二上部纵向构件与所述分隔开的下纵梁构件中的第二下纵梁构件的相对端部(14，18)连接。

15.如权利要求14所述的方法，其步骤还包括：将车身壁板(375)安装到所述第一和第二上部纵向构件上。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于所述连接结构由一个液压成形的连接构件构成，因此，所述第一和第二下纵梁与横向伸展连接结构相互连接的所述步骤包括：

使所述连接构件(50)液压成形为U形并具有固定成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁；

使所述连接构件的第一支腿部分(56)的第一端与所述第一下纵梁连接；和

使所述连接构件的第二支腿部分(56)的第二端与所述第二下纵梁连接。

17.一种制造用于汽车的空间构架(10，200)的方法，其步骤包括：

使第一和第二上部纵向构件(20，220)液压成形，因此，它们都具有固定成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁，而且各具有一个管状立柱成形部分(22，24，28，222，224)，和一个从所述立柱成形部分整体伸展的整体纵向伸展限定长度部分(26，226)，

提供第一和第二下纵梁结构(12，212)，

使所述第一上部纵向构件与第一下纵梁结构连接，以便所述第一上部纵向构件的所述立柱成形部分在所述第一下纵梁结构上形成一个向上伸展的端立柱，所述纵向伸展部分与所述第一纵梁结构成通常垂直分隔开的关系从所述端立柱成形部分纵向伸展，以便沿所述第一纵梁结构限定一个纵向长度，从而将一个相对端的立柱安装在所述第一下纵梁结构上，

使所述第二上部纵向构件与第二下纵梁结构连接，以便所述第二上部纵向构件的所述立柱成形部分在所述第二下纵梁结构上形成一个向上伸展的端立柱，所述纵向伸展部分与所述第二纵梁结构成通常垂直分隔开的关系从所述端立柱成形部分纵向伸展，以便沿所述第二纵梁结构限定一个纵向长度，从而将一个相对端的立柱安装在所述第二下纵梁结构上，

将所述第一和第二下纵梁结构定位成相互横向分隔开的关系，因此，所述第一和第二上部纵向构件的相应的端立柱部分形成一对对应的横向分隔开的端立柱，所述相应的纵向伸展的部分成横向分隔开的关系伸展，和

用横向伸展连接结构(44，46，48，50，244，246)连接所述横向分隔开的第一和第二下纵梁结构。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于所述端立柱部分(22，24，222，224)形成汽车的A立柱，所述相对的端立柱的安装包括将D立柱(28，241，243)安装在所述第一和第二下纵梁结构上，并使所述D立柱的上端与所述纵向伸展部分的后端连接。

19.一种制造用于汽车的空间构架(10，200)的方法，其步骤包括：

使第一和第二上部纵向构件(20，220)液压成形，因此，它们都具有固定成预定的不规则外表面形状的不规则的向外变形的管状金属壁，而且各具有一个管状立柱成形部分(22，24，28，222，224)，和从所述立柱成形部分整体纵向伸展的一个整体管状纵向伸展部分(26，226)，

使管状横梁(50，52，250，252)液压成形为具有固定成预定的不规则的外表面形状的一个不规则的向外变形的管状金属壁，并且液压成形为具有一个管状横跨部分(54，70，254，270)和一对成整体的管状支腿部分(56，72，256，272)，该管状支腿部分在所述管状横跨部分的相对端从液压成形的接合处(58，74)伸展，

提供第一和第二下纵梁结构(12，212)，

使所述第一和第二上部纵向构件分别与第一和第二下纵梁结构连接，以便所述每个上部纵向构件的所述立柱成形部分在所述相应的下纵梁结构上形成一个向上伸展的端立柱，所述纵向伸展部分与所述相应的纵梁结构成通常垂直分隔开的关系从相应的端立柱成形部分纵向伸展，以便沿所述相应的纵梁结构限定一个纵向长度，从而将一个相对端的立柱安装在所述下纵梁结构上，并与至少一对中间立柱接合，该对中间立柱与由所述相应的立柱成形部分形成的端立柱纵向分隔开；

将所述第一和第二下纵梁结构定位成相互横向分隔开的关系，因此，所述第一和第二上部纵向构件的相应的端立柱部分形成一对对应的横向分隔开的端立柱，所述相应的向外伸展的部分保持横向分隔开的关系伸展，

用横向伸展连接结构连接所述横向分隔开的第一和第二下纵梁结构，和

使所述管状横梁与所述第一和第二上部纵向构件的纵向伸展部分连接，并且使所述管状横梁的支腿的自由端与所述第一和第二纵梁结构连接，以便其所述管状横跨部分在所述上部纵向构件的所述纵向伸展部分之间横向伸展，并且在相应的上部纵向构件的纵向伸展部分的纵向隔开的位置，所述管状支腿部分形成一对对应的中间立柱，该中间立柱与由所述立柱成形部分形成的所述端立柱纵向分隔开。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于所述端立柱部分(22，24，222，224)形成汽车的A立柱，所述中间立柱(56，256)形成汽车的B立柱，所述相对的端立柱的安装包括将D立柱安装在所述第一和第二下纵梁结构上，并使所述D立柱的上端与所述纵向伸展部分的后端连接。

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