CN112739609A - 用于将安全带装置装入车辆车身中的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将安全带装置(19)装入车辆车身(50)中的方法，其中，在预组装工艺步骤(V)中，将安全带装置(19)的功能元件(20、21、23、24)和/或柱衬里(17)预装配在模块式梁(9；14)上以形成预装配单元(VM)，并且在自动化的组装工艺步骤(ZSB)中借助至少一个机器人(60)将预装配单元(VM)接合到车身柱(3)、尤其是B柱的至少一个柱侧的连接部位(S)上，即沿接合方向(F1、F2)从车辆内部空间接合到车身柱(3)的朝向车辆内部空间的内侧上。

Description

用于将安全带装置装入车辆车身中的方法

本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于将安全带装置装入车辆车身中的方法以及根据权利要求10所述的车辆车身。

机动车的B柱在竖直方向上在车顶结构和车辆的侧向门槛之间延伸。B柱一方面起到加强车辆车身的侧面结构的作用。另一方面，在B柱中装配有加装件，如安全带收紧器或类似物。此外，B柱限定机动车的前车门和可能的后车门。为了在侧向碰撞情况下提高侧向碰撞强度，在B柱的空心型材中集成有加强板件，该加强板件抑制B柱的因事故引起的进入车辆内部空间的变形。

按照本发明所述类型的车身柱、尤其是B柱由车辆内部的内侧板件和车辆外部的外侧板件构成，由此形成具有在车辆高度方向上延伸的以及在横截面中闭合的空心型材的空心梁。在车身柱的空心梁上可装配安全带装置的功能元件和/或柱衬里。

按照传统的装配顺序，车辆内部的内侧板件通过激光和/或点焊而焊接在已安装于车辆车身中的车辆外部的外侧板件的接合凸缘(或者说接合法兰)上。将组装好的车辆车身输送至涂装工艺步骤。在涂装工艺步骤之后，将车辆车身输送至装配线，该装配线在制造方向上具有前后相续地布置的相互独立的工作站，在这些工作站中分别装配安全带装置的部件、如安全带收紧器、安全带转向器、安全带高度调节装置、安全带端部配件等以及柱衬里。安全带部件的装配以手工装配的方式进行。在手工装配期间，工人处于车辆车身的车辆内部空间中的在人体工程学上不利的身体位置。因此，该装配增加了工人的工作量并且在人体工程学上是不利的。

从WO 01/70557A1中已知一种用于装配在车辆结构上的结构元件，其中，B柱具有承载的梁元件，在该梁元件上可装配衬里件以及安全带装置的功能元件。从EP 1 265 777B1中已知用于装配在车辆结构上的结构元件。从EP 1 316 484 A1中和从EP 0 730 536 B1中已知用于车辆的其它车身结构。从DE 10 2007 045 143 A1中已知一种加工或制造设备。从DE 101 60 885 A1中已知一种用于制造车辆车身的方法。

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于将安全带装置装入车辆车身中的方法，该方法相比现有技术能以减少的制造时间来实施。

该技术问题通过权利要求1或者10的特征解决。在从属权利要求中公开了本发明的优选的扩展设计。

根据权利要求1，安全带装置的部件以及柱衬里的预装配不再以手工装配的方式在装配线的相互独立的工作站中进行，而是在很大程度上全自动化的组装工艺步骤中借助至少一个机器人进行。在按照本发明的方法中，首先在预装配工艺步骤中在模块式梁上、即在车辆车身的外部预装配所述安全带装置的功能元件和/或柱衬里以形成预装配单元。然后进行自动化的组装工艺步骤，在该组装工艺步骤中，借助机器人将预装配单元接合到车辆车身的车身柱、尤其是B柱的至少一个柱侧的连接部位上。接合过程在接合方向上从车辆内部空间到车身柱的朝向车辆内部空间的内侧上地进行。

在制造技术上优选的是，组装工艺步骤在确切地一个工作站中实施。在该工作站中，至少一个机器人在车辆横向上侧向地定位在车辆车身的旁边。机器人可以将预装配单元沿接合方向从朝向机器人的车身侧面结构的后部车门冲裁件开始穿过车辆车身的车辆内部空间向背离机器人的车身侧面结构的B柱输送。为了减少制造时间优选的是，在工作站中在车辆车身的两侧分别定位有机器人。在这种情况下，将预装配单元接合(或者说连接)到两个B柱上的过程可以通过机器人以推挽的方式(Gegentakt)在左侧和右侧同时进行。

在结构设计上简单的技术实施方案中，柱侧的连接部位可以实现为螺纹连接结构，在该螺纹连接结构中，预装配单元的模块式梁和车身柱借助螺栓相互夹紧。在这种情况下，组装工艺步骤可以划分成输送子步骤、预定位子步骤和装配子步骤。在输送子步骤中，将预装配单元导引至车身柱。在预定位子步骤中，将预装配单元位置正确地预定位在车身柱上的螺纹连接位置中。在装配子步骤中，将预定位的模块式梁与车身柱螺纹连接。

在简单的预定位工艺步骤方面优选的是，预装配单元和车身柱具有定位辅助装置，借助该定位辅助装置可以在装配技术上简单地将模块式梁预定位在螺纹连接位置中。为了实现定位辅助装置，两个接合对象、亦即预装配单元和车身柱中的第一接合对象具有滑槽销。该滑槽销与第二接合对象的滑槽道共同作用，从而使模块式梁在螺纹连接位置中松弛地悬挂在车身柱中。

在工作站中的上述组装工艺步骤可以在车辆制造工厂中集成到工艺链中，在该工艺链中，在工艺技术上在组装工艺步骤之前进行涂装工艺步骤。在涂装工艺步骤中，可以对其上尚未装配模块式梁的车辆车身进行涂装。然后，在组装工艺步骤中，优选借助螺纹连接结构将预装配单元与车身柱连接，以避免对车身柱的漆层的损坏。

车身柱可以由车辆内部的内侧板件和车辆外部的外侧板件构成。车辆内部的内侧板件和车辆外部的外侧板件形成空心梁，所述空心梁具有在车辆高度方向上延伸的在横截面中闭合的空心型材。在第一实施变型中，可以直接使用内侧板件作为模块式梁。在这种情况下，在单独的涂装工艺步骤中，可以与车辆车身分开地对尚未装备功能元件的内侧板件进行涂装。在涂装工艺步骤之后进行预装配工艺步骤，在预装配工艺步骤中给涂装过的内侧板件装备功能元件和/或柱衬里。然后执行组装工艺步骤，在组装工艺步骤中以机器人辅助的方式将装备过的内侧板件与车身柱连接。

在第二实施形式中，模块式梁可以是与车身柱的内侧板件分开(或者说独立于内侧板件)的构件，在组装工艺步骤中将该构件接合到车身柱的内侧板件上。在这种情况下，模块式梁可以例如是面状的板件或可以设计成任何其它形状。

以下根据附图描述本发明的实施例。附图示出：

图1以具有部分剖面的侧视图示出双轮辙式的车辆；

图2示出以从车辆内部空间出发的观察方向观察的按照第一实施例的B柱的放大的侧视图；

图3a示出拆除了预装配单元的B柱的空心梁；

图3b示出由模块式梁和预装配在其上的安全带装置构成的预装配单元；

图4和5分别示出剖切B柱得到的剖视图；

图6至9分别示出说明用于装配B柱的装配顺序的图示；

图10和11分别示出用于将模块式梁预定位在B柱的内侧板件上的定位辅助装置的视图；

图12示出工作站，在该工作站中自动化地进行组装工艺步骤；并且

图13单独地示出在工作站中使用的机器人；

图14至16示出第二实施例的视图。

在图1中示出机动车，其中，沿车辆纵向x在车辆中间区域内在部分剖面中突出显示车辆车身50的侧壁组件。车辆车身50具有侧门槛1。侧壁组件的B柱3在车辆纵向x上布置在A柱5的后方并且在车辆高度方向z上将门槛1与车辆车身的车顶结构7连接。B柱3一方面用于加强车辆车身50，另一方面用于容纳加装件、如安全带卷收器或类似物。根据图12，在A柱5和B柱3之间延伸有前部车门冲裁件2，而在B柱3和C柱16之间延伸有后部车门冲裁件4。

在图2中，在虚线所示的板件-空心梁12上装配有柱衬里17以及安全带装置19。安全带装置19在图2中具有用于安全带25的底侧的安全带端部配件21、安全带转向器24(参见图3b)以及安全带卷收器23和高度可调节的转向配件23。

在第一实施例中，B柱3的内侧板件9是与车辆车身50(参见图9)分开的预装配单元VM的组成部分，如图3b中所示。内侧板件9在预装配单元VM中形成模块式梁，在所述模块式梁上预装配有上述的安全带功能元件20、21、23、24以及柱衬里17。然后，在组装工艺步骤ZSB(参见图9)中将这样形成的预装配单元VM接合到安装在车辆车身50中的外侧板件11上。本发明的核心在于，组装工艺步骤ZSB在工作站AS(参见图12)中全自动化地借助机器人60进行。

以下首先根据图2至5描述B柱3的结构。因此，B柱3在图2或3中具有已述的空心梁12。该空心梁在图4或5中由车辆内部的内侧板件9和车辆外部的外侧板件11构成。由内侧板件9和外侧板件11形成的空心梁12限定沿车辆高度方向z延伸的以及在横截面中闭合的空心型材13。加强板件15在该空心型材13的内部在车辆高度方向z上延伸。在内侧板件9中按图3a设计有装配开口6、8，在这些装配开口6、8中分别可以定位安全带收紧器20和安全带转向器24。此外，内侧板件9在图3a中具有用于加装高度可调节的安全带转向器23的装配面10。

如从图4或5中还可以看出，B柱3的外侧板件11设计具有沿车辆横向y处于车辆外部的型材底部27，该型材底部在型材棱边29处朝车辆内部分别过渡为型材前侧面31和型材后侧面33。从两个型材侧面31、33分别向车辆前方和车辆后方突伸出边缘凸缘35。内侧板件9具有车辆内部的型材底部39，该型材底部39覆盖空心型材13并且在车辆纵向x上向前和向车辆后方分别通过装配凸缘41延长。它们在图4或5中在螺纹连接部位S处与外侧板件11螺纹连接。每个螺纹连接结构S设计成双螺纹连接结构。

为了实现这种螺纹连接结构S，内侧板件9的相应的装配凸缘41以及外侧板件11的型材侧面31、33之一以其螺纹孔43对齐地叠置，即在中间夹有加强板件15的情况下对齐地叠置。由此形成三层结构，螺栓45导引穿过该三层结构的螺纹孔43。螺栓45的螺栓轴线在图4或5中大致沿车辆纵向x定向。内侧板件9的装配凸缘41在图4或5中在中间夹有加强板件15的情况下接合到两个外侧板件的型材侧面31、33的内侧上。与之相对地，外侧板件11的边缘凸缘35相对于内侧板件9无连接。

针对螺纹连接结构S，在内侧板件9的相应的装配凸缘41的内侧上焊接有焊接螺母47，螺栓45与该焊接螺母螺纹连接。因此，在图4或5中，外侧板件的型材侧面31、内侧板件的装配凸缘41和加强板件15以三层结构在焊接螺母47和螺栓45的螺栓头之间相互夹紧。

在图5中，内侧板件9的车辆内部的型材底部39从外侧板件11的两个边缘凸缘35向车辆内部错移一个横向错移量Δy。以这种方式，在空心型材13内提供了扩大的结构空间，以便在其中定位安全带收紧器20，如图8中所示。

以下根据图6至9说明用于组装图2中所示的车身结构的工艺链：因此在图9中首先提供尚未装配有预装配单元VM的车辆车身50。在第一涂装工艺步骤L1中对车辆车身50进行涂装。与之分开地进行第二涂装工艺步骤L2，在该第二涂装工艺步骤L2中，对作为单独的、尚未被装备的构件的内侧板件9进行涂装。在第二涂装工艺步骤L2之后，在图9中执行预装配工艺步骤V。在预装配工艺步骤V中，将安全带装置19的功能元件20、21、23、24连同柱衬里17预装配在涂装过的内侧板件9上，以形成图3b中所示的预装配单元VM。在预装配之后，在组装工艺步骤ZSB中将内侧板件9接合到车辆车身50上。接合过程不通过焊接连接进行，而是借助图4和5中所示的螺纹连接结构S(亦即双螺纹连接)进行，从而避免了对已涂装的板件表面的损坏。

在图10和11中，用作模块式梁的内侧板件9和外侧板件11具有定位辅助装置P。借助定位辅助装置P将内侧板件9位置正确地预定位在螺纹连接位置SP中(参见图11)，在该螺纹连接位置中，内侧板件9可以螺纹连接在外侧板件11上以形成前述的螺纹连接结构S。定位辅助装置P在图10和11中由外侧板件11所承载的滑槽销、亦即定位螺栓55构成，该定位螺栓与内侧板件9的定位滑槽49共同作用，从而在螺纹连接位置SP(参见图11)中预装配单元(VM)松弛地悬挂在所述车身柱3的外侧板件11中。

在图11或12中，定位螺栓55设计在外侧板件11的型材侧面33上。定位螺栓55沿车辆纵向x从型材侧面33的基面突出并且具有加宽的螺栓头57。所述螺栓头与外侧板件的型材侧面33的内表面间隔净的环形间隙r。定位螺栓55与设计在装配凸缘41中的定位滑槽49共同作用。定位滑槽49在图12中具有沿接合方向敞开的插入区段52，该插入区段与接合方向相反地在弯曲处过渡成竖直的滑槽道53，该滑槽道53从插入区段52向车辆上方伸出一个高度错移量Δz。在预定位时，首先将内侧板件9以其插入区段52插入螺栓头57和外侧板件的型材侧面33的内表面之间的环形间隙r中。然后，内侧板件9在重力作用下向车辆下方移动(参见图11)，直到滑槽道53的上棱边59置放在定位螺栓55上。环形间隙r的尺寸在此大于内侧件的装配凸缘41的板厚度。

上述的组装工艺步骤ZSB在图12中所示的工作站AS中借助机器人60全自动化地执行。工作站AS是用于车辆制造的工艺链的组成部分。机器人60在图12中定位在车辆车身50的两侧。机器人60之一在图13中单独地示出。因此，多轴的机器人60具有能够在工作站AS的地面轨道61上线性调节地导引的机器人基座。机器人60在其自由端部上设计具有抓取器件62，在组装工艺步骤ZSB中通过该抓取器件62可将预装配单元VM自动化地连接到B柱3上。此外，机器人60具有用于螺纹连接高度可调节的安全带转向器23的螺纹单元63、用于螺纹连接端部配件拉紧器的螺纹单元65和液压缸58。

在组装工艺步骤中，相应的机器人60从相应的朝向机器人的车身侧面结构的后部车门冲裁件4开始，沿接合方向F1、F2穿过车辆车身50的车辆内部空间向背离机器人的车身侧面结构的B柱3导引所述预装配单元VM，在其上所述预装配单元VM在其螺纹连接位置SP中借助螺纹单元63、64、65连接到B柱3上。在两个B柱3上，输送/接合预装配单元VM的过程可以通过机器人60以推挽方式在左侧和右侧同时进行。

以下根据图14至16描述第二实施例，在该第二实施例中，与先前的第一实施例中功能相同的构件使用相同的附图标记并且参考先前的描述。与第一实施例不同的是，在图14至16中模块式梁不直接通过内侧板件9形成，而是通过例如实现为面状的板件14的单独的构件形成。

内侧板件9和外侧板件11都具有接合凸缘35、41，所述接合凸缘35、41焊接在一起以形成凸缘连接结构36。与之相对，模块式梁14通过螺纹连接结构S螺纹连接在内侧板件9上。为了实现螺纹连接结构S，在图15中，模块式梁14和内侧板件9以其螺纹孔43在车辆横向y上对齐地叠置。在图15中螺栓45分别导引穿过螺纹孔43，所述螺栓的螺栓轴线沿车辆横向y定向。螺栓45分别与固定在内侧板件9上的焊接螺母47螺纹连接，即这样螺纹连接，使得模块式梁14和内侧板件9在螺栓45的螺栓头和焊接螺母47之间夹紧。

在图16中示出了根据第二实施例的用于组装车身结构的工艺链：因此在图16中，首先提供尚未装备模块式梁14的车辆车身50。在涂装工艺步骤L中对车辆车身50进行涂装。与之分开地，进行预装配工艺步骤V。在预装配工艺步骤V中，给模块式梁14装备安全带装置19的功能元件20、21、23、24连同柱衬里17，以形成预装配单元VM。在组装工艺步骤ZSB中将预装配单元VM接合到B柱3的内侧板件9上并且在该处螺纹连接，如图15中所示。

如在第一实施例(参见图10和11)中那样，也可以在第二实施例中提供定位辅助装置P，首先借助该定位辅助装置P将模块式梁14在内侧板件9上位置正确地以及松弛地预定位在螺纹连接位置SP中。然后在螺纹连接位置SP中可以借助机器人60的螺纹单元63至65将模块式梁14螺纹连接。

附图标记列表

1 门槛

3 B柱

5 A柱

6 用于安全带转向器的装配开口

7 车顶结构

8 用于安全带收紧器的装配开口

9 内侧板件

10 装配面

11 外侧板件

12 空心梁

13 空心型材

14 模块式梁

15 加强板件

16 C柱

17 柱衬里

19 安全带装置

20 安全带收紧器

21 端部配件

23 高度可调节的转向配件

24 安全带转向器

25 安全带

27 型材底部

29 型材棱边

31 型材前侧面

33 型材后侧面

35 边缘凸缘

36 凸缘连接结构

39 内侧板件的型材底部

41装配凸缘/接合凸缘

43 螺纹孔

45 螺栓

47 焊接螺母

49 定位滑槽

50 车辆车身

52 插入区域

53 滑槽道

55 定位螺栓

57 螺栓头

58 液压缸

59 上棱边

60 机器人

61 地面轨道

62 抓取器件

63、64、65 螺纹单元

r 环形间隙

P 定位辅助结构

S 螺纹连接结构

C 夹子连接结构

L、L1、L2 涂装工艺步骤

ZSB 组装工艺步骤

V 预组装工艺步骤

FR 行驶方向

VM 预装配单元

F1、F2 接合方向

Claims (10)

1.一种用于将安全带装置(19)装入车辆车身(50)中的方法，其中，在预组装工艺步骤(V)中，将安全带装置(19)的功能元件(20、21、23、24)和/或柱衬里(17)预装配在模块式梁(9；14)上以形成预装配单元(VM)，并且在自动化的组装工艺步骤(ZSB)中借助至少一个机器人(60)将预装配单元(VM)接合到车身柱(3)、尤其是B柱的至少一个柱侧的连接部位(S)上，即沿接合方向(F1、F2)从车辆内部空间接合到车身柱(3)的朝向车辆内部空间的内侧上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆车身(50)在车辆横向(y)上在两侧具有带有前部车门冲裁件(2)和后部车门冲裁件(4)的车身侧面结构，所述前部车门冲裁件(2)和后部车门冲裁件(4)设计在A柱(5)、B柱(3)和C柱(16)之间，和/或所述组装工艺步骤(ZSB)在工作站(AS)中进行，在该工作站(AS)中，至少一个机器人(60)在车辆横向(y)上侧向地定位在车辆车身(50)的旁边，并且所述机器人(60)将预装配单元(VM)沿接合方向(F1，F2)从朝向机器人的车身侧面结构的后部车门冲裁件(4)出发穿过车辆车身(50)的车辆内部空间向背离机器人的车身侧面结构的B柱(3)输送，并且尤其在车辆车身(50)的两侧分别定位有机器人(60)，并且尤其是将预装配单元(VM)接合/输送到两个B柱(3)上的过程通过机器人(60)以推挽的方式在左侧和右侧同时进行。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，柱侧的连接部位(S)是螺纹连接结构，在该螺纹连接结构中，预装配单元(VM)借助螺栓(45)与车身柱(3)夹紧。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述组装工艺步骤(ZSB)划分成输送子步骤、预定位子步骤和装配子步骤，在输送子步骤中，将预装配单元(VM)沿接合方向(F1、F2)向车身柱(3)导引，在预定位子步骤中，将预装配单元(VM)位置正确地预定位在车身柱(3)上的螺纹连接位置(SP)中，在装配子步骤中，将预装配单元(VM)与车身柱(3)螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预装配单元(VM)和车身柱(3)具有定位辅助装置(P)，借助所述定位辅助装置(P)将预装配单元(VM)预定位在螺纹连接位置(SP)中，并且尤其是在两个接合对象、亦即预装配单元(VM)和车身柱(3)中的第一接合对象具有滑槽销(55)，所述滑槽销(55)与第二接合对象的滑槽道(49)共同作用，从而通过将预装配单元(VM)松弛地悬挂到车身柱(3)中来进行预定位。

6.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在工艺技术上在组装工艺步骤(ZSB)之前进行涂装工艺步骤(L)，在涂装工艺步骤(L)中，对尚未装入预装配单元(VM)的车辆车身(50)进行涂装。

7.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述车身柱(3)由车辆内部的内侧板件(9)和车辆外部的外侧板件(11)构成，所述内侧板件(9)和外侧板件(11)形成空心梁(12)，该空心梁具有在车辆高度方向(z)上延伸的在横截面中闭合的空心型材(13)，并且尤其是内侧板件(9)是预装配单元(VM)的模块式梁。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在涂装工艺步骤(L2)中与车辆车身(50)分开地涂装所述内侧板件(9)，并且在涂装工艺步骤(L2)之后进行预组装工艺步骤(V)，在该预组装工艺步骤(V)中，为内侧板件(9)装备功能元件(20、21、23、24)和/或柱衬里(17)，并且然后进行组装工艺步骤(ZSB)。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述模块式梁(14)是与所述内侧板件(9)分开的构件，所述构件在组装工艺步骤(ZSB)中接合到内侧板件(9)上。

10.一种车辆车身，所述车辆车身按照根据前述权利要求之一所述的方法组装。

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