CN104417621A - 具有结构配件的车辆车身 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆车身的前车架(1)，所述前车架具有车轮安装斜撑(3a；3b)和纵梁(2a；2b)，纵梁在由前车架限定的内部空间的两侧，其中纵梁(2a；2b)具有凸状的表面，纵梁借助所述表面固定在车轮安装斜撑(3a；3b)的端部上的多个点(P0、P1、P2)上，其中所述点(P1、P2)中的至少一个点相对所述点(P1、P2)中的其他的点朝向内部空间(I)错移。由此可以形成具有用于改善乘客保护的很高的刚性的前车架，该车架也可以简单方式装配。

Description

具有结构配件的车辆车身

技术领域

本发明涉及一种车辆车身的前车架。

背景技术

德国公开文献DE 10 2009 042 064 A1示出一种具有车轮安装斜撑和与车轮安装斜撑相连的纵梁的车身前车架，其中平的焊接凸缘构成了纵梁和车轮安装斜撑之间的接合部。前车架和车轮安装斜撑在焊接凸缘的区域中相互贴靠并且在同一平面内相互焊接。当在事故中前车架变形并且在此纵梁和车轮安装斜撑相互扭曲时，则焊接连接主要垂直于纵梁和车轮安装斜撑相互接触的表面承受拉力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种在乘客保护或稳定性方面改进的前车架，所述前车架优选也可以以简单的方式制造。

根据本发明的设计方案，所述技术问题通过一种车辆车身的前车架解决，所述前车架具有车轮安装斜撑和纵梁，纵梁在前车架的内部空间的两侧，其中车轮安装斜撑的端部固定在纵梁的表面的多个点上，所述点的表面法向相互不同。因此不可能所有的焊接点同时纯粹地负载拉力；这些焊接点中的至少一个也承受剪切力。垂直于车轮安装斜撑和纵梁的接触表面的拉力也会使表面变形，然后集中在焊接连接的较小区域中并且破坏该区域，相较而言，相对于该表面平行的剪切力则几乎不会使该表面发生变形；所述载荷相当均匀地分布在焊接连接的整个范围内，并且导致连接失效的可能性很小。

纵梁的表面可以是凸状的，用于在狭窄的空间上设置具有相互不同的表面法向的点。

当所述点中的至少一个相对另一个朝向内部空间错移，则可以改善纵梁与车轮安装斜撑的连接的刚性。

由不同的表面法向夹成的角应该至少达到90°，因此向所述点中之一纯粹加载拉力的力在至少另一个点上形成剪切负载。高达180°的角度可以是符合目的的。

在所述点中的固定优选是材料闭合的连接、尤其是焊接连接或粘接。多种固定方式可以可选地相互组合。

按照一种优选的实施形式，所述点中的至少一个设置在纵梁的上侧或下侧上。由此可以更好地传递扭曲力或弯曲力，并且固定点可以沿不同的力作用方向负载。

按照一种有利的实施形式，所述点中的至少一个(在纵梁的已装配状态下)设置在纵梁的至少近似水平地定向的面上。水平面优选构成上侧部分或下侧部分。力可以通过纵梁和车轮安装斜撑之间的较大的面在水平面上传递。固定点可以是面状扩展的连接、尤其是焊接或粘接的局部。

按照一种有利的实施形式，车轮安装斜撑具有长条状延伸的空心体以及带有凸缘的结构配件。

前述技术问题还通过车辆车身的前车架解决，所述前车架设有车轮安装斜撑和纵梁，其中车轮安装斜撑具有结构配件和长条状延伸的空心体，其中结构配件与长条状延伸的空心体插塞连接并且具有，该固定在纵梁的凸状的表面上。划分成空心体和结构配件，允许仅结构配件、尤其该结构配件的以较小的公差这样被制造，使得该凸缘可以允许与纵梁的点的固定连接；空心体可以以较大的公差廉价地制成。

按照一种有利的实施形式，凸缘具有配备相互面对的表面的凸缘部段。这实现了对纵梁的钳状包围。由此可以在外侧在纵梁上以相互间较大的间距设置固定点，这提供了优良的稳定性，并且固定点的表面法向可以夹成接近180°的较大角度。

至少两个凸缘部段可以通过相互至少近似平行定向的表面构成。由此可以以简单的方式实现与纵梁的上侧或下侧、尤其水平面的固定。

凸缘部段可以设计为两个相互对置的接片，所述接片分别沿纵轴线的方向或沿纵梁的方向突出并且在至少一个点上与纵梁的上侧和/或下侧相连。

凸缘优选具有多个小平面，所述小平面相互成角度地定向。由此尤其也在沿横向(垂直于行驶方向)作用的力方面可以提高结构配件的稳定性，所述力作为拉力或压力通过小平面传递。

空心体和结构配件之间的连接通过结构配件的插头实现，所述插头***空心体中。

插头可以设计为空心的、尤其是杯形的(通常具有底部和环壁)。这允许结构配件被经济地制造、尤其由面状材料坯料深冲而成。

按照一种有利的实施形式，在所述底部上构成开口。所述开口在深冲之前形成并且在深冲过程被扩展，通过这种方式可以使环壁的壁厚的减小在深冲过程中最小化，这可以提高结构配件的负载能力、尤其是抗扭刚性。

所述开口不应该占据底部的整个面积；围绕开口环形地延伸的底部区域改善了结构配件的稳定性。

插头可以变窄，用于通过卡夹/楔紧简化在空心体中的临时固定。

所述插头可以具有不圆的横截面，用于能够抗扭地嵌入空心体中。矩形或梯形的横截面形状特别适用于填充空心体的开放的横截面，所述空心体通过就传统的车轮安装斜撑而言已知的方式由两个深冲板沿该深冲板的纵向边焊接制成。

所述纵梁可以是液压成型件。液压成型可以将纵梁由整体式的空心型材部段制造成在纵梁的长度上具有可变的横截面。由此舍去了在两件式构成的纵梁中常见的、向上和向下突起的焊接凸缘，所述焊接凸缘会使得结构配件的凸缘的固定更难或限制其膨胀。

按照一种有利的实施形式，纵梁的端部带有或支承一锚固板，其中，纵梁的内部空腔可通过锚固板的贯穿口被进入。由此(焊接)工具在一个方法步骤中既可以将纵梁与车轮安装斜撑相连也可以将锚固板与纵梁相连。

用于装配前车架的方法可以具有以下步骤：

a)制备空心体；

b)制备结构配件

c)将结构配件与空心体连接成车轮安装斜撑；

其中在步骤c)中进行结构配件与空心体的插塞连接，优选将结构配件嵌入或***空心体中，尤其通过结构配件的插头面状地贴靠在空心体的配合的内壁面上。在此通过将插头固定在空心体上构成车轮安装斜撑的加固的端部。

优选在嵌入之后进行插头与内壁面的材料闭合的连接、例如粘接、优选是焊接、尤其在环绕布置的焊接点上的点焊。

在步骤b)和c)之后制备纵梁，并且在多个相互错移的以及朝向前车架的内部空间错移的固定点上进行结构配件在纵梁上的固定连接。优选通过材料闭合、尤其通过接合工艺、例如通过焊接进行所述连接。

附图说明

本发明的其他特征和优点由以下结合附图对实施例的说明得出。在附图中：

图1a示出车辆车身的前车架的示意立体图；

图1b示出图1a中示出的前车架的部分区域的示意立体图；

图1c示出车轮安装斜撑的部分的示意立体图，所述车轮安装斜撑构成图1a所示的前车架的一部分；

图2示出图1a所示的前车架的部分区域的示意立体图，所述前车架具有安装在车轮安装斜撑上的、按照本发明的实施例的结构配件；

图3示出图2所示的结构配件的示意立体细节图；

图4示出图1a所示的前车架的部分的示意立体图，其中按照本发明的实施例的结构配件分别安装在车轮安装斜撑和前车架的纵梁之间；

图5示出沿在图2所示的剖切线A-A剖切车轮安装斜撑和按照本发明的实施例的结构配件所得的示意截面图；

图6a示出沿图5所示的剖切线B-B剖切所得的示意截面图，其中具有在第一位置中的装配工具；

图6b示出按照图6a的截面图，其中具有在第二位置中的装配工具；

图6c示出沿图4所示的剖切线C-C剖切所得的示意截面图，其中具有在第三位置中的装配工具；

图6d示出沿图5所示的剖切线B-B剖切所得的示意截面图，其中具有在第四位置中的装配工具。

具体实施方式

图1a中示出车辆车身的前车架1，所述前车架具有沿行驶方向F在右侧的纵梁2a和沿行驶方向F在左侧的纵梁2b。前车架1定义和限定了内部空间I，其中可以设置例如发动机。纵梁2a；2b分别与车轮安装斜撑3a；3b相连。封闭横梁4连同保险杠横梁5布置在前车架1的前部区域中，并且连接两个纵梁2a；2b。前围板7构成前车架1在行驶方向F上的边界。纵梁2a；2b或车轮安装斜撑3a；3b分别与内部门槛结构6a、6b和纵梁延长段2a.1、2b.1组装在一起。前车架1的纵梁2a；2b沿中心纵轴线M定向，所述中心纵轴线M沿行驶方向F(逆向于所示坐标***的x方向)延伸。车轮安装斜撑3a；3b在与每个纵梁2a；2b的接合部处几乎垂直于中心纵轴线M沿所示坐标***的y轴方向延伸(角度在75°至90°)地布置。

在图1b中示出图1所示的车轮安装斜撑的内斜撑3.1，并且内斜撑3.1与减震支柱支架8相连。此外示出侧面的前围板9.1以及侧面的挡风玻璃支架9.2，所述侧面的前围板以及侧面的挡风玻璃支架分别构成在图1a中所示的前车架的部件。

在图1c中示出外斜撑3.2，所述外斜撑设置用于在外侧接合在内斜撑3.1上并且与内斜撑构成车轮安装斜撑的空心体。

在图2中示出在图1b中所示的部件以及在图1c中示出的外斜撑3.2，所述外斜撑在外侧安装在内斜撑3.1上并且与内斜撑构成以3e标注的空心体。结构配件10嵌入空心体3e的开放的前端中。结构配件10可选择地在外斜撑3.2设置在内斜撑3.1上之前先设置在内斜撑3.1上，或在外斜撑3.2设置在内斜撑3.1上之前先设置在外斜撑3.2上。也可以首先将外斜撑3.2设置在内斜撑3.1上，用于之后结构配件10导入两个斜撑、也即内斜撑与外斜撑3.1、3.2之间。优选首先将斜撑3.1、3.2相互连接，用于之后将结构配件10与斜撑3.1、3.2中的至少一个、优选两个斜撑相连。

在图3中示出结构配件10的细节，尤其参照行驶方向F布置，沿该方向结构配件与车轮安装斜撑(未示出)相连。结构配件10的几何形状可以描述为杯形或帽形，该形状基本上通过插头13、尤其是环绕的壁和凸缘12构成。插头13构成帽形的帽冠，并且凸缘12构成帽形的帽檐。

插头13划分为四个壁部段13.1、13.2、13.3、13.4，并且凸缘12划分为四个凸缘部段12.1、12.2、12.3、12.4。各个部段相互过渡，其中结构配件10设计为深冲件。插头13通过底部或帽盖11限定，其中构成开口11a。插头13的壁设计为围绕纵轴线Y环绕，所述纵轴线在结构配件10的已安装状态下横向于行驶方向F沿所示坐标***的y轴方向延伸。

在此，凸缘12以相对z轴方向或xz平面的三个不同角度γ1、γ2、γ3设置。第一凸缘部段12.1或第三凸缘部段12.3以相对xz平面的角度γ1布置，第二凸缘部段12.2或第四凸缘部段12.4以角度γ2布置，并且突出的接片12a(分别)以角度γ3布置。在此设置两个相互对置的接片12a。突出的接片12a至少近似地平行于Y纵轴线设置并且沿x轴方向沿结构配件10的整个侧面长度延伸。由此可以沿x轴方向在较大的长度部段上设置固定点P2、尤其焊接点，这使得连接可以承受负载、尤其在扭矩方面的负载。固定点P2在此设置在结构配件10的那些具有表面法向n2的位置上。固定点P2在各自表面上的精确布置在此仅示范性地显示。

结构配件10的帽檐在此通过设置在插头13和突出的接片12a之间的凸缘12的部件构成。突出的接片12a反向于帽冠或插头13，也就是从帽冠向外指向。可选地，突出的接片12a在此可以与纵轴线Y成角度地延伸和/或至少近似地以和插头13的壁相同的方向定向。

第一角度γ1在此优选在0至25度之间、更优选地位于10至15度之间，并且第二角度γ2优选位于25至65度之间、更优选地位于35至55度之间、尤其是45度，并且第三角度γ3优选位于65至90度之间、更优选位于80至85度之间。

在第一凸缘部段和第三凸缘部段12.1及12.3上示出固定点P0，结构配件10可以通过所述固定点与纵梁的(未示出的)侧边相连、尤其是材料闭合地相连。固定点P0设置在结构配件10的那些具有表面法向n0的位置中，该表面法向n0与表面法向n2不同。固定点P0在各个面上的精确设置在此仅示范性地显示。

此外在第四凸缘部段12.4上示出固定点P1。固定点P0设置在结构配件10的那些具有表面法向n1的位置中，该表面法向n1与表面法向n0或n2不同。固定点P1在各个面上的精确设置在此仅示范性地显示。

在第一凸缘部段及第三凸缘部段12.1、12.3上设置弯折结构或加固结构12b，借助加固结构12b可以赋予结构配件10较大的稳定性和强度、尤其针对沿y轴方向作用的力的稳定性和强度。通过该弯折结构每个凸缘部段12.1、12.3可以划分成多个与纵梁的几何形状配合的小平面，所述小平面可以实现固定点P0在不同的平面上的设置。

在图4中示出纵梁2a；2b，所述纵梁分别借助结构配件10或车轮安装斜撑3a；3b之一相连。结构配件10分别设置在空心体3e中，并且每个纵梁2a；2b在侧面利用外壁面贴靠在相应的结构配件10的凸缘的下侧上。每个具有贯穿孔5b的锚固板5a与纵梁2a；2b相连。

在图5中详细示出结构配件10在车轮安装斜撑3a；3b中的安置，其中，结构配件10的第一壁部段、第二壁部段和第四壁部段13.1、13.2、13.4贴靠在车轮安装斜撑3a；3b的外斜撑3.2的内表面上，并且第三壁部段13.3贴靠在车轮安装斜撑3a；3b的内斜撑3.1的外表面上。结构配件10的帽冠13的横截面形状是梯形形的并且与空心体的几何形状相适配，所述空心体通过两个斜撑3.1、3.2构成。结构配件10在所有壁部段13.1、13.2、13.3、13.4上过渡至空心体。每个壁部段13.1、13.2、13.3、13.4与相应的车轮安装斜撑3a；3b的面材料闭合地相连、在此尤其分别通过两个焊接位置或焊接点P3材料闭合地相连。两个斜撑3.1、3.2同样通过焊接点P5相互连接。结构配件10提供了双层壁式结构、尤其是车轮安装斜撑的加强的端部。所述第二壁部段和第四壁部段13.2、13.4相对x轴方向成角度α，并且第一壁部段和第三壁部段13.1、13.3沿z轴方向设置。角度α在此至少近似地相当于车轮安装斜撑的设置焊接点P5的部段的定向。由此可以在纵梁(未显示)和车轮安装斜撑之间定义作用力方向。结构配件10因此提供了具有可定义的力作用线的接合部。

在图6a中示出了如何设置焊接工具20，从而将结构配件10与车轮安装斜撑3a；3b的空心体相连，以便构成车轮安装斜撑3a；3b的加强的端部。两个焊接电极可以夹住车轮安装斜撑3a；3b和结构配件10、尤其是结构配件10的壁13，并且构成焊接点P3。设置在结构配件10内部的焊接电极在此在帽檐或凸缘12的侧面引导至结构部件10上。

在图6b中示出用于焊接另外的壁部段与车轮安装斜撑3a；3b的焊接电极的另一种布置。

在图6c中示出用于焊接凸缘12与纵梁2a；2b的焊接电极的另一种布置。车轮安装斜撑3a；3b在此已经包含结构配件10，所述结构配件设置在车轮安装斜撑的加强的端部中或空心体3e中。焊接电极或者说焊接钳中的一个设置在纵梁2a；2b的内部。其中纵梁2a；2b贴靠在凸缘12的下侧上。通过这种方式不仅使接片12a还使凸缘部段12.2、12.4与纵梁2a；2b相焊接。纵梁2a；2b的侧边2.2具有两个侧边部段2.2a、2.2b，所述侧边部段相对xz平面成角度γ1，也就是相互之间形成的角度是角度γ1的两倍。角度γ1出于实现更好的清晰性的原因而在侧边2.2的对置侧示出，但是纵梁2a；2b并非必须以对称方式设计。侧边2.2划分成两个相互成角度设置的侧边部段2.2a、2.2b，这提供了纵梁沿横向(y轴方向)优良的刚性。

在此，侧边应理解为纵梁的这样的面部段，所述面部段对置空心体3e并且面向车轮罩。纵梁在此例如指的是具有八个单独面部段的横截面为八角形的型材，因此侧边通过各个面向车轮安装斜撑并且离车轮安装斜撑布置得最近的面部段构成。

插头13的壁以相对纵轴线Y的装配角β延伸。装配角β在图6c中在平行于纵轴线Y定向的轴线和设置在各个壁部段13.2、13.4中的轴线或平面之间构成。装配角β可选地也可以是零度，但是按照插头13沿y轴方向的延伸走向优选例如在1至5度之间。由此可以实现直至预设***深度的插塞连接，而为此不用设置附加的凸缘或接合边。

纵梁2a；2b一方面(分别在在此未示出的平面中)以其面向车轮安装斜撑的侧边2.2与结构配件10的第一凸缘部段和第三凸缘部段相连，此外也可以在错移的接合面2.3和错移的上部面或下部面2.4上相连。错移的接合面2.3与第二凸缘部段12.2和第四凸缘部段12.4焊接，并且错移的上部面或下部面2.4分别与接片12a焊接。设置两个在平面内延伸的接合面2.3，所述平面在空心体3e内相交。通过接合面2.3可以吸收或传递横向于纵梁2a；2b的纵向延伸的横向力。

其中进行焊接的点P1、P2向内朝向沿设置在车辆车身的中心纵轴线区域中心上的发动机的方向(也就是在车轮安装斜撑的这种布置中这意味着逆向于y轴方向)错移。一个或多个设置在错移的接合面2.3上的点P1以第一内部位移y1错移，并且一个或多个设置在错移的上部面或下部面2.4上的点P2以第二内部位移y2错移。点P1、P2例如可以是单独的焊点或焊缝的部分。第二内部位移y2具有的数值在纵梁的宽度(沿y轴方向的维度)的一半的范围内。由此可以使连接实现良好的强度。第二内部位移y2的数值也可以大于纵梁的宽度的一半，尤其用于进一步提高稳定性。

在图6d中示出，凸缘或在凸缘上构成的接片12a通过多个焊接点P2与纵梁2a；2b相连、尤其是连接在错移的上部面或下部面2.4上。通过沿x轴方向相互间隔的多个焊接点P2可以实现很好的刚性或强度、尤其也在抗围绕所示坐标***的y轴的扭曲方面的刚性或强度。焊接工具20的焊接电极伸入纵梁2a、2b的前部开口2.1这样作用，使得纵梁2a；2b和结构配件10的凸缘12设置在焊接工具20的两个焊接电极之间。当在纵梁2a；2b上已经设置锚固板5a时也可以这样进行。锚固板5a***纵梁2a；2b中并且具有贯穿口5b并且，尤其在纵梁2a；2b与结构配件10焊接之后，可以借助焊接电极固定在纵梁2a；2b上、。焊接工具20可以穿过贯穿口5b被引导。在此不需要移开焊接工具，而是在焊接结构配件10之后直接焊接锚固板5a。

附图标记清单

1  前车架

2a  纵梁

2a.1  纵梁延长段

2b  纵梁

2b.1  纵梁延长段

2.1  纵梁的前部开口

2.2  纵梁的侧边

2.2a  (第一)侧边部段

2.2b  (第二)侧边部段

2.3  错移的接合面

2.4  错移的上部面或下部面

3a  车轮安装斜撑

3b  车轮安装斜撑

3e  空心体或车轮安装斜撑的端部

3.1  内斜撑

3.2  外斜撑

4  封闭横梁

5  保险杠横梁

5a  锚固板

5b  贯穿口

6a  内部门槛结构

6b  内部门槛结构

7  前围板

8  减震支柱支架

9.1  侧面的前围板

9.2  侧面的挡风玻璃支架

10  结构配件

11  底部或帽盖

11a  开口

12  凸缘或帽檐

12a  接片

12b  弯折结构/加固结构

12.1  第一凸缘部段、尤其小平面

12.2  第二凸缘部段

12.3  第三凸缘部段、尤其小平面

13  插头或环壁

13.1  第一壁部段

13.2  第二壁部段

13.3  第三壁部段

13.4  第四壁部段

20  工具、尤其焊接钳

F  行驶方向

I  前车架的内部空间

M  中心纵轴线

n0  在固定点P0上的表面法向

n1  在固定点P1上的表面法向

n2  在固定点P2上的表面法向

P0  在纵梁的侧边上的固定点

P1  在纵梁上的错移的固定点

P2  在纵梁上的其他的错移的固定点

P3  在车轮安装斜撑上的固定点

PS  车轮安装斜撑内部的焊接点

x  与行驶方向一致或相反的x轴方向

y  与直于行驶方向的横向方向一致的y轴方向

z  与垂直于由x轴和y轴方向构成的平面(xy)的方向一致的z轴方向

y1  第一内部位移

y2  第二内部位移

Y  纵轴线

α  在第二壁部段或第四壁部段与x轴方向之间的角度

β  在插头的壁和y轴方向之间的装配角度

γ1  凸缘部段与z轴方向或与xz平面之间的第一角度

γ2  凸缘部段与z轴方向或与xz平面之间的第二角度

γ3  凸缘部段与z轴方向或与xz平面之间的第三角度

Claims (14)

1.一种车辆车身的前车架(1)，其具有车轮安装斜撑(3a；3b)和纵梁(2a；2b)，纵梁在由前车架限定的内部空间的两侧，其中，车轮安装斜撑的端部固定在纵梁(2a；2b)的表面的多个点(P0、P1、P2)上，并且所述表面在所述点(P0、P1、P2)上具有相互不同的表面法向(n0,n1,n2)。

2.按照权利要求1所述的前车架(1)，其中，纵梁(2a；2b)的表面是凸状的。

3.按照权利要求1或2所述的前车架(1)，其中，所述点(P1、P2)中的至少一个点相对所述点(P1、P2)中的其他的点朝向内部空间(I)错移。

4.按照前述权利要求之一所述的前车架(1)，其中，所述点(P1、P2)中的至少一个点设置在纵梁(2a；2b)的上侧或下侧(2.3、2.4)上。

5.按照前述权利要求之一所述的前车架(1)，其中，所述点(P1,P2)中的至少一个点设置在纵梁(2a；2b)的至少近似水平定向的面上。

6.按照前述权利要求之一所述的前车架(1)，其特征在于，车轮安装斜撑(3a；3b)具有长条状延伸的空心体(3e)以及配有凸缘(12)的结构配件(10)。

7.一种车辆车身的前车架、优选按照权利要求1至6之一所述的前车架，所述前车架具有车轮安装斜撑(3a；3b)和纵梁(2a；2b)，其中车轮安装斜撑(3a；3b)具有结构配件(10)和空心体(3e)，其中结构配件(10)与空心体(3e)插塞连接并且具有凸缘(12)，所述凸缘固定在纵梁(2a；2b)的凸状表面上。

8.按照权利要求6或7所述的前车架(1)，其特征在于，凸缘(12)具有配备相互面对的表面的凸缘部段(12.2、12.4)。

9.按照权利要求6至8之一所述的前车架(1)，其特征在于，结构配件(10)是整体式的深冲配件。

10.按照权利要求7至9之一所述的前车架(1)，其中，结构配件(10)具有***空心体(3e)的插头(13)。

11.按照权利要求10所述的前车架(1)，其中，插头(13)设计为具有底部(11)的杯形。

12.按照权利要求11所述的前车架(1)，其特征在于，在底部(11)中构成开口(11a)。

13.按照前述权利要求之一所述的前车架(1)，其特征在于，纵梁(2a；2b)是液压成型件。

14.按照前述权利要求之一所述的前车架(1)，其特征在于，纵梁(2a；2b)在端部带有锚固板(5a)，并且能够通过锚固板的贯穿口(5b)进入纵梁的内部空腔。