專利名稱：用于薄殼元件的連接節(jié)點的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由金屬材料、尤其由鋼制成的汽車車身，包括一些構(gòu)成薄殼結(jié)構(gòu)形式的、相互連接的薄殼元件，尤其包括一個底板和一些帶有集成的側(cè)門檻的側(cè)壁，其中，在每兩個相互連接的薄殼元件中，其中一個薄殼元件在其指向另一個薄殼元件的邊緣上具有一些凸出部，這些凸出部插入到在所述另一個薄殼元件上構(gòu)成的通孔內(nèi)。
背景技術(shù)：
基于薄殼元件制造汽車車身涉及一種很久以來就建立的技術(shù)。薄殼元件，就是說，針對應(yīng)用而成型的板件主要由相互連接的上和下薄殼組成，它具有一種環(huán)繞的壁的功能并且同時具有承載結(jié)構(gòu)件的功能。這樣制造的汽車車身，其特點在于，在重量輕的同時相對于基于型材的空間框架結(jié)構(gòu)形式(Space-Frame-Bauweise)具有明顯減少的零件數(shù)量。
由US 5,297,836A已知一種汽車車身，它由拼合的、扁平的薄殼元件構(gòu)成。
第一薄殼元件具有一些凸出部。與第一薄殼元件拼合的第二薄殼元件具有與之對應(yīng)的盲槽。為了拼合薄殼元件，將第一薄殼元件的凸出部插入到第二薄殼元件的盲槽內(nèi)并在那里用粘合劑固定。按該發(fā)明，第一薄殼元件構(gòu)成為加固板。它用于提高兩塊車身板的連接之間的剛性。
薄殼元件的相互連接構(gòu)成在薄殼結(jié)構(gòu)形式中的一個薄弱點。在傳統(tǒng)方法中，兩個薄殼元件，例如汽車車身的底板和附屬的汽車側(cè)壁，相互通過在底板上構(gòu)成的、彎曲的邊緣區(qū)域連接，該邊緣區(qū)域貼靠在側(cè)壁上并且與之材料封閉地連接，通常通過焊接的方式。這種連接方式雖然很容易實現(xiàn)，然而提供不了滿足當(dāng)今要求的剛度，因為它決定性地依賴于材料封閉的連接的強(qiáng)度。此外需要大量附加的加強(qiáng)板和加固板，這顯著的提高了制造費用。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，提出一種開頭所述類型的具有高剛度的汽車車身，它不需要很高的制造工藝費用就可以實現(xiàn)。
這種目的將通過一種開頭所述類型的連接節(jié)點以這樣的方式來解決，即在所述凸出部上在所述另一個薄殼元件的兩側(cè)分別安置一個套環(huán)，套環(huán)由一個套筒段和一個在套筒段的一個端部上構(gòu)成的卡圈組成，套環(huán)的卡圈與所述另一個薄殼元件的環(huán)繞通孔的區(qū)域材料封閉地連接以及套筒段與凸出部材料封閉地連接。
這種結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點在于，通過將設(shè)在所述一個薄殼元件上的凸出部貫穿插入到在所述另一個薄殼元件上構(gòu)成的通孔內(nèi)，使得由這種方式連接的薄殼元件構(gòu)成的汽車車身相對于一種帶有一些僅通過材料封閉的方式連接的薄殼元件的汽車車身具有明顯更大的剛度。此外對于相互連接的薄殼元件的材料封閉的連接，通過安置在凸出部上套環(huán)實現(xiàn)了可良好使用的連接區(qū)。在薄殼結(jié)構(gòu)形式中，薄殼元件的多個凸出部貫穿插入到在成型在側(cè)壁上的通孔內(nèi)，通過按本發(fā)明的用于以薄殼結(jié)構(gòu)形式的汽車車身的連接技術(shù)，使得空間框架技術(shù)在車身剛度方面的優(yōu)點可以優(yōu)化的方式與薄殼結(jié)構(gòu)形式的特殊的優(yōu)點(即重量小且零件數(shù)量大大減少)相結(jié)合，結(jié)果得到一種車身，該車身在所有相關(guān)特性上都超過傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的車身。
從現(xiàn)有技術(shù)在各種實施方式中已知一些不同實施類型的連接節(jié)點。
在公開號為2001/0000119A1的美國專利申請和在美國專利文獻(xiàn)6,092,865中各自描述了一種以空間框架結(jié)構(gòu)形式的基于空心型材的帶有連接節(jié)點的汽車支承架，其中，為了與汽車縱梁連接，橫梁或者豎梁的端部區(qū)域貫穿插入到在縱梁的側(cè)向或頂側(cè)上的一些相應(yīng)尺寸的、相互對齊設(shè)置的孔內(nèi)并且通過焊接的方式與縱梁連接。在US 6,092,865中，這樣構(gòu)成的連接節(jié)點另外通過以角板形式的粘結(jié)的角支撐固定。
在專利文獻(xiàn)US 5,848,469中給出了一種用于制造在帶有作為空心型材構(gòu)成的縱梁和橫梁的汽車支承架上的連接節(jié)點的方法，其中，橫梁的端部區(qū)域貫穿插入到一些位于縱梁上的相互對齊設(shè)置的孔內(nèi)。然而在這里連接不是通過焊接進(jìn)行，而是力封閉地通過一個插入到在橫梁的端面?zhèn)乳_放的端部區(qū)域內(nèi)的工具進(jìn)行，這個工具沿徑向朝外撐緊端部區(qū)域并且因此將該端部區(qū)域與縱梁在孔的區(qū)域內(nèi)夾緊。
在美國專利文獻(xiàn)2,009,963中描述了一種基本上二維的汽車車架，包括兩個縱梁和一些不同的橫梁。橫梁在其端部呈十字形式切口，使得它們構(gòu)成在縱向上定向的、在周圍分布的凸起，凸起的長度稍微超過縱梁的壁厚。在縱梁和橫梁之間的連接節(jié)點這樣構(gòu)成，使得每個橫梁以其一個端部如此深地插入到一個適配其周圍的、在縱梁的內(nèi)側(cè)上構(gòu)成的孔內(nèi)，使得這些凸起貫穿插入到一些與孔對齊設(shè)置的、成型在縱梁外側(cè)的開口內(nèi)并且稍微超出外側(cè)。縱梁和相應(yīng)的橫梁在縱梁的外側(cè)在超出的凸起上以及在縱梁內(nèi)側(cè)在孔的區(qū)域內(nèi)相互焊接。
所有引用文獻(xiàn)的連接節(jié)點的共同點是，它們僅適用于二維和三維的由空心型材制成的汽車支承架，其中，空心型材以其端面完全插入到另一型材內(nèi)或者貫穿插入所述另一型材。因此所示技術(shù)方案不能簡單地轉(zhuǎn)移到以薄殼結(jié)構(gòu)形式的汽車車身上，因為汽車車身基于平整的，也就是說，二維擴(kuò)展的薄殼元件，所以不可應(yīng)用上述現(xiàn)有技術(shù)所述的簡單的插入方案。
按本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式，在所述另一個薄殼元件上構(gòu)成的通孔相對于所述一個薄殼元件的凸出部的尺寸具有一個裕量。在這里考慮的是，汽車的底板作為大尺寸的薄殼元件具有相對較多的、部分相隔較遠(yuǎn)的凸出部，汽車底板通過這些凸出部通過按本發(fā)明的連接節(jié)點連接到汽車側(cè)壁上以及可能連接到其它薄殼元件上，這對精確制造提出了特別高的要求。在位于側(cè)門檻的孔相對于凸出部的尺寸設(shè)計有裕量的情況下，因此可以允許較大的制造公差。
從制造技術(shù)的角度簡單的可實現(xiàn)性方面合乎目的的是，材料封閉的連接構(gòu)成為焊接連接。在套環(huán)和所述另一個薄殼元件之間的焊接連接的情況下有利的是，焊接連接構(gòu)成為激光焊縫。因此得到結(jié)構(gòu)的改善的工作強(qiáng)度特性以及更高的剛度。如果激光焊縫構(gòu)成環(huán)形縫，那么可以在套環(huán)和所述另一個薄殼元件之間得到一個特別緊密的連接，因此例如使在該位置的潮濕滲透降到最低。
在套環(huán)和所述一個薄殼元件的凸出部之間焊接連接的情況下，借助于點焊的實施是很有意義的。這種焊接方式可以特別易于自動化而且另外允許使用現(xiàn)存的設(shè)備，這有利于降低生產(chǎn)成本。
按本發(fā)明的汽車車身的另一種有利的實施方式包括一些構(gòu)成為底板和側(cè)壁的薄殼元件，并且其特征在于側(cè)壁具有集成的底門檻，在此設(shè)有一些通孔。通過這種解決方法可以實現(xiàn)一種具有一些特別高剛度的連接節(jié)點的車身，因為在此構(gòu)成為底板的薄殼元件以其凸出部嵌入到一個至少特別堅固的車身部分內(nèi)。


下面借助于描述一個實施例的附圖來解釋本發(fā)明。其中圖1以薄殼結(jié)構(gòu)形式由金屬材料制成的一個兩件式的底板和一個汽車側(cè)壁、以及兩個套環(huán)的透視圖；圖2在底板和側(cè)壁之間的連接節(jié)點的剖面圖。
具體實施例方式
按圖1，兩件式的底板1構(gòu)成薄殼結(jié)構(gòu)形式由金屬材料制成。鋼尤其合適用作金屬材料，但是也可以是其他材料，例如鋁。底板1包括一個后面的部分10和一個前面的部分11，它們分別由一個上面的薄殼10o或11o和一個下面的薄殼10u或11u組合而成。保留在這兩個部分10、11之間的縫隙例如通過另一個未畫出的薄殼元件封閉。在圖1中還畫出了一個汽車側(cè)壁2，它包括一個設(shè)置在用于汽車側(cè)門的開口下方的側(cè)門檻2s并且同樣以鋼薄殼結(jié)構(gòu)形式由一個外面的薄殼2a和一個里面的薄殼2i構(gòu)成。底板1的前面和后面的部分10、11的上面和下面的薄殼10o、11o、10u、11u以及側(cè)壁2的外面和里面的薄殼2a、2i通過未畫出的焊接點在其彎曲的、環(huán)形的邊緣10r、11r、2r相互連接(見圖2)。
底板1的后面部分10具有兩個朝汽車尾部的方向延伸的凸出部10a以及兩個指向外側(cè)的凸出部10b。相應(yīng)地，底板1的前面部分11具有兩個朝車頭方向延伸的凸出部11c以及兩對分別指向外側(cè)的凸出部11a和11b。在汽車側(cè)壁2的側(cè)門檻2s上成型三個矩形的、貫穿里面和外面的薄殼2i、2a的孔20a、21a、21b，底板1后面和前面的部分10、11的指向側(cè)壁2方向的突出部分10b、11a、11b可以貫穿插入這些孔中。此外，孔20a、21a、21b的內(nèi)部尺寸是這樣選定的，使得它們相對于分別與之相配的凸出部10b、11a、11b的外部尺寸具有一個裕量。
另外在圖1中示出了兩個尤其鋼制的套環(huán)3a、3b，它們各自包括一個套筒段30a、30b以及一個在套筒段的一個端部上構(gòu)成的卡圈31a、31b。套筒段30a、30b的內(nèi)部尺寸對應(yīng)于與之相配的凸出部11b的外部尺寸，使得它們無縫地安裝在凸出部11b上(見圖2)。對于凸出部10b和11a分別設(shè)置另一對套環(huán)，這些套環(huán)然出于整體概況的原因在圖1中未示出。
在圖2中示出通過底板1的部分10、11和側(cè)壁2構(gòu)成的連接節(jié)點，以底板1的前面部分11的凸出部11b和側(cè)壁2的側(cè)門檻2s中的孔21b為例。
如在圖2中所示，凸出部11b插入側(cè)門檻2s的孔21b中。因為孔21b的內(nèi)部尺寸相對于凸出部11b的外部尺寸設(shè)計有一個裕量，所以上面和下面的薄殼10o、11u不是無縫地貼靠在孔21b的邊緣上，如圖2可知。另外在凸出部11b上在側(cè)壁2兩側(cè)安裝套環(huán)3a和3b。其中，套環(huán)3a的卡圈31a貼靠在里面的薄殼2i上以及套環(huán)3b的卡圈31b貼靠在外面的薄殼2a上。有利的是，凸出部11b如此深地插入到孔21b中，使得套環(huán)3b的套筒段30b與凸出部11b的端面?zhèn)鹊倪吘夶R平地結(jié)束。為了固定連接節(jié)點，套環(huán)不僅與凸出部11b而且與側(cè)壁2材料封閉地連接，優(yōu)選借助于焊接連接的方式。按圖2，借助于激光焊縫4b將套環(huán)3a、3b的卡圈31a、31b連接到側(cè)壁2上以及通過一種點焊連接4a將套筒段30a、30b連接到凸出部11b上。
權(quán)利要求
1.一種由金屬材料制成的汽車車身，包括一些構(gòu)成薄殼結(jié)構(gòu)形式的、相互連接的薄殼元件，其中，在每兩個相互連接的薄殼元件中，其中一個薄殼元件(10、11)在其指向另一個薄殼元件(2)的邊緣上具有一些凸出部(10b、11a、11b)，這些凸出部插入到在所述另一個薄殼元件(2)上構(gòu)成的通孔(20a、21a、21b)內(nèi)，其特征在于在所述凸出部(10b、11a、11b)上在所述另一個薄殼元件(2)的兩側(cè)分別安置一個套環(huán)(3a、3b)，套環(huán)由一個套筒段(30a、30b)和一個在套筒段的一個端部上構(gòu)成的卡圈(31a、31b)組成，套環(huán)(3a、3b)的卡圈(31a、31b)與所述另一個薄殼元件(2)的環(huán)繞通孔(20a、21a、21b)的區(qū)域材料封閉地連接以及套筒段(30a、30b)與凸出部(10b、11a、11b)材料封閉地連接。
2.按權(quán)利要求1所述的汽車車身，其特征在于在所述另一個薄殼元件(2)上構(gòu)成的通孔(20a、21a、21b)相對于所述一個薄殼元件(10、11)的凸出部(10b、11a、11b)的尺寸具有一個裕量。
3.按權(quán)利要求1或2所述的汽車車身，其特征在于所述材料封閉的連接構(gòu)成為焊接連接。
4.按權(quán)利要求3所述的汽車車身，其特征在于在套環(huán)(3a、3b)和所述另一個薄殼元件(2)之間的焊接連接構(gòu)成為激光焊縫(4b)。
5.按權(quán)利要求4所述的汽車車身，其特征在于所述激光焊縫(4b)構(gòu)成為環(huán)形縫。
6.按權(quán)利要求3到5之一所述的汽車車身，其特征在于在套環(huán)(3a、3b)和所述一個薄殼元件(10、11)的凸出部(10b、11a、11b)之間的焊接連接通過點焊(4a)實現(xiàn)。
7.按權(quán)利要求1到6之一所述的汽車車身，包括構(gòu)成為底板(1)和側(cè)壁(2)的薄殼元件，其特征在于所述側(cè)壁(2)具有集成的底門檻(2s)，在其中設(shè)置通孔(20a、21a、21b)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋼制的汽車車身，包括一些構(gòu)成薄殼結(jié)構(gòu)形式的、相互連接的薄殼元件。該汽車車身的特點是，在每兩個相互連接的薄殼元件中，其中一個薄殼元件(10、11)在其指向另一個薄殼元件(2)的邊緣上具有凸出部(10b、11a、11b)，它們插入到在所述另一個薄殼元件(2)上構(gòu)成的通孔(20a、21a、21b)內(nèi)，在所述凸出部(10b、11a、11b)上在所述另一個薄殼元件(2)的兩側(cè)分別安置一個套環(huán)(3a、3b)，套環(huán)包括一個套筒段(30a、30b)和一個在套筒段的一個端部上構(gòu)成的卡圈(31a、31b)，套環(huán)(3a、3b)的卡圈(31a、31b)與所述另一個薄殼元件(2)的環(huán)繞通孔(20a、21a、21b)的區(qū)域以及套筒段(30a、30b)與凸出部(10b、11a、11b)材料封閉地連接。
文檔編號B62D25/20GK1732106SQ200380107862
公開日2006年2月8日 申請日期2003年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月6日
發(fā)明者P·貝德納爾斯基 申請人:蒂森克魯伯鋼鐵股份公司