机动车辆的承载结构及其制造方法 |
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| 申请号 | CN201410218503.6 | 申请日 | 2014-04-04 | 公开(公告)号 | CN104097692B | 公开(公告)日 | 2017-10-13 |
| 申请人 | 麦格纳斯太尔工程两合公司; | 发明人 | P·埃利希; M·埃拉彻; B·霍弗; R·霍尔曼; S·梅尔; F·普兰卡; M·拉克; S·拉德; A·斯帕里; H·扎克内格; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 机动车辆 的承载结构，所述承载结构包括空心 型材 (1)和接头元件(2)，其中接头元件(2)被设计用来连接空心型材(1)，其中空心型材(1)被紧固在接头元件(2)的接收器(3)中，其中接头元件(2)是 挤压 件、 冲压 件或拉挤件，在车辆竖直方向(z)上各具有多个面 腹板 (4)，其中至少一些面腹板(4)形成 框架 结构，框架结构在各自的接头元件(2)内辅助负载路径(5)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种机动车辆的承载结构，所述承载结构包括空心型材(1)和接头元件(2)，其中接头元件(2)被设计用来连接空心型材(1)，其中空心型材(1)被紧固在接头元件(2)的接收器(3)中，其中接头元件(2)是挤压件、冲压件或拉挤件，在车辆竖直方向(z)上各具有多个面腹板(4)，其中至少一些面腹板(4)形成框架结构，框架结构在各自的接头元件(2)内辅助负载路径(5)，并且其中至少一个接头元件(2)的至少一个接收器(3)在车辆竖直方向(z)上由面腹板(4)形成，其特征在于，空心型材(1)包括两个A柱(12)，其中所述空心型材(1)中的形成A柱的至少一个空心型材形成为多个挤压型材与管件的组件，所述多个挤压型材包括内挤压型材(25)和形成外A柱的外挤压型材(26)，所述内挤压型材(25)和外挤压型材(26)各自都包括面腹板，所述管件被夹持和粘结到内挤压型材(25)与外挤压型材(26)之间。 |
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| 说明书全文 | 机动车辆的承载结构及其制造方法技术领域背景技术[0004] EP0146716 A2公开了一种车身，特别适用于乘客机动车辆，作为承载结构其包括通过接头元件连接在一起的管件，其中管件是由轻金属制成的挤压型材，接头元件也同样是由轻金属构成，由于其横截面形状，挤压型材的端部以正面锁止(positively locking)的方式保持在接头元件对应的接收器内。 发明内容[0006] 所述目的通过一种机动车辆的承载结构而实现，该承载结构包括空心型材和接头元件，其中接头元件被设计用来连接空心型材，其中空心型材被紧固在接头元件的接收器中，其中接头元件是挤压件、冲压件或拉挤件，在车辆竖直方向上各具有多个面腹板(areal webs)，其中至少一些面腹板形成框架结构，框架结构在各自的接头元件内辅助负载路径。 [0007] 因此，根据本发明，接头元件采用已知的挤压、冲压或拉挤的方法来制造，因此具有通过所述手段所能够制造的形状，具体而言，为由在通常挤压或拉伸方向上取向的面腹板组成的型材的形状。这里，根据本发明，用于形成相应接头元件的面腹板也被考虑作为接头元件的外边界。 [0008] 根据本发明，接头元件的通过挤压、冲压或拉挤而形成的面腹板在机动车辆中定向在车辆竖直方向上，其中一些这样的面腹板被布置为共同形成框架形式的结构。框架在该情况下取向成辅助接头元件上的负载路径。 [0009] 通过以上方式，借助相对易于制造和低重量的接头元件，机动车辆可以构建具有高负载能力的非常稳定的承载结构。 [0010] 根据本发明的承载结构的制造包括以下方法步骤：通过挤压、冲压或拉挤来形成接头元件及其面腹板。由此多个这样的接头元件可以例如通过使材料挤压或拉伸通过模具、以及将接头元件简单地按尺寸切割也就是切断而制得。 [0011] 优选地，至少一个接头元件的接收器在车辆竖直方向上通过面腹板形成。 [0012] 特别优选地，形成接收器的面腹板在两侧平行且邻接地被布置到空心型材的紧固在所述接收器中的至少一个壁。接头元件的面腹板在这种情况下也可以用来形成用于空心型材的接收器，并且在这种情况下可以优选地布置在空心型材壁的两侧，以在两侧支撑所述壁。 [0014] 特别优选的是，在每种情况下，在车辆竖直方向上看，将一个盖紧固至接头元件的顶部和/或底部。该盖首先用于增强结构，其次形成粘结所接收的空心型材的附加表面。 [0015] 在一个实施例中，芯部至少被布置在接头元件之一的一个接收器中，其中该芯部具有至少一个边界表面(delimiting surface)，该边界表面在内侧大致平行且邻接地布置到空心型材的紧固在所述接收器中的至少一个壁，优选地多个边界表面在内侧大致平行且邻接地布置到空心型材的紧固在所述接收器中的所有壁。所述类型的芯部由此在接头元件的接收区域中以一定距离布置到接头元件的面腹板，从而布置到芯部上，空心型材能够被安装于其上，该空心型材的壁确实位于芯部的外侧，但位于接头元件的面腹板内。该芯部由此形成了用于紧固、特别用于粘结接头元件接收器中的空心型材的其它表面，并由此优选地形成粘合剂池的内部终端。边界表面是“大致平行”的，因为边界表面也可以是不连续的，或者还具有轻微的锥形形式或者具有多孔/穿孔的表面。 [0016] 优选地，该芯部具有夹入接头元件内的轴环(collar)。芯部可以至少在空心型材的紧固期间通过轴环的方式固定在接头元件中，并且根据需要，也可以在制造完该承载结构后通过轴环的方式来保持紧固。 [0017] 芯部优选地形成为吹塑模制部件，在粘合剂池固化后，在温度的作用下其体积会膨胀从而提供声学上的优势。由此，在冷的状态下，芯部形成粘合剂池的终端或边界，由于芯部(吹塑模制部件或泡沫)在固化过程中所需的热的作用下的膨胀，空心型材产生了隔音。 [0018] 在一个实施例中，接头元件的至少一个由至少两个接头元件部件组装而成。在这种情况下，至少一个接头元件部件、优选所有的接头元件部件必须具有根据本发明的框架结构，以确保接头元件的承载能力。以这种方式，通过采用更小和更简单的几何结构，接头元件的制造可以被简化。这种方式下组装的接头元件也更易于维修。 [0019] 在采用组装的接头元件时，接头元件部件优选地采用燕尾连接(dovetail connection)或燕尾类连接来相互紧固。被紧固的表面例如可彼此粘结。 [0020] 根据本发明的承载结构的空心型材特别是可以包括两个A柱。如此，可以制造用于机动车辆的三维负载结构。 [0022] 优选地，空心型材的至少一个形成为多个挤压型材特别是与管件的组件。例如，A柱和/或纵梁可以采用管件的形式，该管件被夹持和粘结到多个挤压型材之间。挤压型材同样可以被粘结到彼此，附加地例如借助螺栓、摩擦搅拌焊或流钻来连接。 [0023] 优选地，至少一个空心型材具有被设计用来与第二空心型材或接头元件配装的轮廓。由于将第二空心型材或接头元件装配到空心型材的适当设计的轮廓中，基本上避免了粘合剂在接触表面上的移位。 [0025] 本发明下面通过结合附图以示例的方式进行描述。 [0026] 图1是根据本发明的承载结构的接头元件的三维示意图。 [0027] 图2a、2b、2c是俯视图1的二维示意图和详细图。 [0028] 图3是按照图2a的示意图，但具有紧固的空心型材。 [0029] 图4是按照图1根据本发明的接头元件的其它示例，但具有盖。 [0030] 图5示出了根据本发明的机动车辆承载机构的俯视图(下部示图)和侧视图(上部示图)。 [0031] 图6a、6b、6c是按照图3的连接区域的部分俯视示意图。 [0032] 图7a、7b是对应于图6的连接区域的其它视图，但是采用三维视图(图7a)、侧视图(图7b)。 [0033] 图8a、8b是按照图3的接头元件的另一实施例视图，从上方(图8a)观察作为细节以及从侧面(图8b)观察。 [0034] 图9a、9b示出了空心型材和接头元件之间连接区域的侧视图。 [0035] 图10a、10b、10c示出了空心型材和接头元件之间连接区域的侧视图和截面图。 [0036] 图11a、11b示出了一种适于安装的空心型材的三维示意图和平面图。 [0037] 图12a、12b、12c、12d是用于将另一空心型材(纵向型材)安装到空心型材(横向型材)中的方法步骤的示意图。 [0038] 图13a、13b是作为多个挤压型材组件的空心型材的三维示意图和平面图。 具体实施方式[0039] 图1示出了根据本发明的机动车辆承载结构的接头元件2，其中接头元件2是挤压件、冲压件或拉挤件，在每种情况下，在车辆竖直方向z上具有多个面腹板4，其中一些面腹板4形成框架结构，如图3所示，该框架结构辅助接头元件2内的负载路径5。除了接头元件2内部的框架结构外，面腹板4还形成接头元件2的横向边界以及用于接收空心型材1的接收器3，例如如图3所示。在机动车辆的承载结构内，图示的接头元件2作为承载结构的左手和右手接头元件时可采用结构相同的形式，使用相同的挤压模具制造并以镜像颠倒的形式处理。 [0040] 图2a-2c示出了图1中接头元件2的二维截面图。接收器3通过接头元件2的面腹板4而形成，其中在每种情况下两个面腹板4被设计用来在两侧与空心型材1的壁6周围相邻且平行地接合，该空心型材1被紧固在所述接收器中；从这个角度，同样参见图6c。在每种情况下，在平行且相邻的面腹板4之间存在用于紧固空心型材1的一个空间，该空间可以被填入粘合剂7，参见图6c。图2b中，平行且相邻的面腹板4可以在挤压部件期间以自由站立的形式实现，或者最初通过挤压工艺之后移除的连接腹板而连接，如图2c。通过反作用移除连接腹板，能够在连接点获取更好的公差值。 [0041] 图3示出了接头元件2，其中已经插入了空心型材1，优选粘结地插入到接头元件2的接收器3中。面腹板4被设计为辅助接头元件2内的负载路径5。 [0042] 从图4可以看出，根据本发明的接头元件2可以采用各种形式，特别是对于承载结构内的不同位置。从车辆竖直方向z上看，在接头元件的顶侧和/或底侧，盖8通常被紧固在面腹板4上，例如通过挤压接头的芯部孔上所谓的流钻(flow drilling)来紧固。该盖8还用来封闭接收器3，以容纳用于紧固空心型材1的粘合剂池。 [0043] 完整的机动车辆承载结构如图5的俯视图(图5下部)和侧视图(图5顶部)所示，其中在前部和后部，在每种情况下左手侧和右手侧的接头元件2用于连接空心型材1。在这种情况下，空心型材1是两个A柱12、两个B柱13、两个底梁14、两个横梁15、两个前纵梁16和两个后纵梁17。这里，底梁14、横梁15、以及纵梁16、17实质上布置在一平面上，并且A柱12和B柱13实质上垂直于该平面布置，特别从图5顶部的侧视图可以看出以上结构。 [0044] 在图6和图7中特别示出了空心型材1和接头元件2之间的更详细的连接。粘合剂池被注入到接头元件2的接收器3中(图6a)，然后，空心型材1被推入到接收区域中(图6b)，使得在这个过程中，粘合剂7移位，被紧固的空心型材1的壁6从两侧被润湿(图6c)。根据从观察孔19内粘合剂7的溢出，参见图7a和7b，可以用来指示部件是否已经充分地润湿以及粘接是否可接受。 [0045] 从图8a可以看到，接头元件2也可以由多个接头元件部件11组成，其中，然后每个单独接头元件部件11具有根据本发明的由面腹板4组成的框架结构，从而在各自的接头元件部件11中辅助负载路径。这样由多个接头元件部件11组成的结构的制造和维修更为简便。图8a所示的空心型材1例如可以是横梁15和底梁14。接头元件部件11可以采用各种可构思的方式来连接，例如借助粘结、螺旋连接、摩擦搅拌焊等。如图8b所示，接头元件部件11可以例如借助燕尾连接彼此相连，其中，粘合剂7可以被引入到粘合剂缝隙中，至少在粘结工艺期间借助紧固螺栓20可以将部件保持在合适的位置。 [0046] 对于接头元件2和空心型材1之间的粘结，明显可以设置附加的侧壁，为粘合剂池提供更多的预先设定的空间。如图9a、9b所示，所述的附加壁可以通过芯部9来形成，该芯部9在内侧实质上平行且邻接地至少布置到紧固于所述接头元件中的空心型材1的一个壁6、理想地布置到所有壁6。芯部9布置在接头元件2的内部，从而在芯部9和一个或多个面腹板4之间形成了接收空间，该接收空间用于粘合剂7以及被紧固的空心型材1的一个或多个壁6。 例如，可规定芯部9仅仅在粘结工艺期间通过定心螺栓21被固定到接头元件2的下盖8。 [0047] 可替换地或附加地，芯部9也可以被设计具有轴环10，轴环10稍微以紧配合被夹持到接头元件2或基部空心型材内(参见图10c)。以这种方式，芯部9的侧壁和轴环10再次形成了用于填充粘合剂的空间，从而要被紧固的空心型材1可以浸入到粘合剂池。空心型材1中的孔22允许粘合剂7通过，以增强对空心型材1的保持。 [0048] 这里，芯部9的另一重要功能在于形成粘合剂池的内部终端。此外，由于空心型材1或其壁6被压入到接头元件2中，因芯部9粘合剂7会涌起至或者超过接头元件2端部的上边缘，从而能够检查是否已经提供足够的粘合剂7，以及粘合剂7是否还已分布到了整个连接表面上。 [0049] 图11a示出了适于安装其中的空心型材1(在每种情形中在图的左侧)的三维视图，图11b示出了其平面视图。第二空心型材23(图的右侧，为纵向型材)被安装到第一空心型材1(横向型材)中，如图12a-12d的方法步骤可见。如图12a所示，结构粘合剂7被预先施加到第一空心型材1上。空间上与所述第一空心型材1相隔，第二空心型材23随后沿着移动更接近预期接触表面，但不接触粘合剂7，并因而移走粘合剂7。在图12c的步骤中，如果需要，仅有纵向型材23设置在接触表面下(箭头方向)，以便被推入到横向型材1的槽中。如图12d所示，除了粘合剂7之外，例如，还可以采用螺栓、冲压铆钉等，作为在虚线所示位置的连接辅助手段。 [0050] 图13a、13b是采用多个挤压型材组件形式的空心型材1的三维视图和平面视图。这里，加强管24被夹持在内挤压型材25(内A柱)和外挤压型材26(外A柱)之间。前支撑梁27被连接到挤压型材组件上。 [0051] 附图标记列表 [0052] 1 空心型材 [0053] 2 接头元件 [0054] 3 接收器 [0055] 4 面腹板 [0056] 5 负载路径 [0057] 6 被紧固的空心型材的一个壁 [0058] 7 粘合剂 [0059] 8 盖 [0060] 9 芯部 [0061] 10 轴环 [0062] 11 接头元件部件 [0063] 12 A柱 [0064] 13 B柱 [0065] 14 底梁 [0066] 15 横梁 [0067] 16 前纵梁 [0068] 17 后纵梁 [0069] 18 车顶 [0070] 19 观察孔 [0071] 20 紧固螺栓 [0072] 21 定心螺栓 [0073] 22 孔 [0074] 23 第二空心型材 [0075] 24 加强管 [0076] 25 内挤压型材 [0077] 26 外挤压型材 [0078] 27 前支撑梁 [0079] X 车辆纵向方向 [0080] Y 车辆横向方向 [0081] Z 车辆竖直方向 |
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