CN105818864B - 用于车辆的车身结构 - Google Patents
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Abstract
一种用于车辆的车身结构，其具有至少一个沿车辆横向(y)从侧面限定车顶(1)的边界的车顶框架纵梁(9)，所述车顶框架纵梁(9)在构成中空型材的情况下由壳状的侧围板(15、7)构成，这些侧围板的边缘法兰(21、23)组合成至少一个法兰连接部(25、27)，其中，所述法兰连接部(25、27)的边缘法兰(21、23)设计有至少一个用于固定顶栏(3)的螺栓孔(35)，并且所述法兰连接部(25、27)在侧面碰撞(FA)时构成沿车辆纵向(x)的承载梁(Linnen)，所述承载梁(Linnen)被施加沿车辆纵向(x)指向的拉力。按照本发明，为了降低在侧面碰撞(FA)时在螺栓孔(35)处出现断裂的风险，在螺栓孔(35)的孔边缘区域处提供材料加厚部。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的车身结构以及一种用于制造这种车身结构的方法。
背景技术
在双车辙的机动车中，车顶具有承载车顶外板的车顶框架，车顶框架由前侧和尾侧的车顶框架横梁以及侧面的车顶框架纵梁构成。在侧面的车顶框架纵梁上可以设置用于顶栏的固定部位，该固定部位分别具有侧面的纵撑杆，纵撑杆通过前侧和尾侧的支座支承在相对应的车顶框架纵梁上。例如由文献DE 199 15 546A1已知一种用于配备了顶栏的车顶的车顶结构。
在用于这样的车辆的这种类型的车身结构中，车顶框架纵梁为了构成(沿车辆横向观察)中空型材而由内侧和外侧的壳状的侧围板构成。侧围板的相互对置的边缘法兰组装成车辆内侧的法兰连接部和车辆外侧的法兰连接部。
车顶框架纵梁的车辆内部和车辆外部的法兰连接部在桩柱侧面碰撞时构成沿车辆纵向方向延伸的高负载的承载梁。在此，车辆内部的承载梁被施加拉力，而车辆外部的承载梁被施加压力。
鉴于顶栏的适当定位，各个车顶框架纵梁的车辆内部的法兰连接部可与具有顶栏螺栓孔。在此情况下，顶栏螺栓孔在桩柱侧面碰撞时构成对车辆内侧的承载梁中的拉力流的干扰，这会导致在被加载拉力的内部法兰连接部上的车顶框架纵梁的断裂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于车辆的车身结构，其中，利用简单的措施降低在侧面碰撞时车顶框架纵梁的断裂风险。
所述技术问题通过一种按照本发明的用于车辆的车身结构解决，其具有至少一个沿车辆横向从侧面限定车顶的边界的车顶框架纵梁，所述车顶框架纵梁在构成中空型材的情况下由壳状的侧围板构成，这些侧围板的边缘法兰组合成至少一个法兰连接部，其中，所述法兰连接部的边缘法兰设计有至少一个用于固定顶栏的螺栓孔，并且所述法兰连接部在侧面碰撞时构成沿车辆纵向的承载梁，所述承载梁被施加沿车辆纵向指向的拉力，其特征在于，为了降低在侧面碰撞时在螺栓孔处出现断裂的风险，在螺栓孔的孔边缘区域处提供材料加厚部。所述技术问题还通过一种按照本发明的用于制造这种车身结构的设备解决。
本发明涉及的事实在于，尤其在车顶框架纵梁的被施加拉力的内部的法兰连接部上的顶栏螺栓孔降低了承载的力流横截面。由此在螺栓孔的区域中出现应力峰值，所述应力峰值在侧面碰撞时会导致车顶框架纵梁的断裂。在此前提下，根据本发明在各个车顶框架纵梁的开孔边缘区域处提供材料加厚部，承载的力流横截面在顶栏螺栓孔的区域中借助所述材料加厚部被提高，由此抵消以上提到的承载的力流横截面在顶栏螺栓孔的区域中的降低。通过这种方式，实现了沿车辆纵向方向在车顶框架纵梁中总体上均匀的应力分布。
本发明尤其能应用在车顶框架纵梁的以下所描述的形状中：这样，车顶框架纵梁可以由沿车辆横向位于车辆内部的第一侧围板和沿车辆横向位于车辆外部的第二侧围板构成。内部的侧围板可以被设计为在横截面中是壳状的，并且带有沿车辆横向外部的壳底，上部和下部的侧壁从所述壳底开始向车辆内部***。相应地，构成在内部的侧围板的上部侧壁和下部侧壁上的边缘法兰是车顶框架纵梁的车辆外部的法兰连接部的部件。优选地，设计在车辆内部的侧围板的上部侧壁上的边缘法兰可以设有材料加厚部，并且具体来说尤其设在朝向壳件内部空间的边缘法兰侧上。
材料加厚部优选可以通过三层结构实现，其中，内部和外部的侧围板的两个相互对应的边缘法兰以及一个附加的加固板为构成法兰连接部而接合在一起。加固板在此可以与内部的侧围板的边缘法兰材料接合地连接，并且具体来说连接在该边缘法兰的朝向车辆内部空间的一侧上。
至少内部的侧围板可以通过热成型工艺制成，其中，在第一分步中首先将尚未成型的内部的侧围板加热。随后在第二分步中将被加热的内部的侧围板在深冲压力机中热成型并且同时淬火。在第一实施方式中，构成材料加厚部的加固板在实施热成型工艺之前就已经与尚未成型的内部侧围板相焊接。作为备选，加固板也可以再热成型工艺之后才与内部侧围板相连，并且具体来说尤其优选借助胶粘剂相连。
顶栏可以通过已知的方式分别具有侧面的纵撑杆，所述纵撑杆能够利用前侧和尾侧的支座螺纹连接在各个车顶框架纵梁的固定部位处。每个固定部位都可以通过两个沿车辆纵向相互间隔的螺栓孔实现。为了降低在桩柱侧面碰撞时出现的断裂风险，这两个螺栓孔中的每一个都装备了环形的加固区段。这两个环形的加固区段可以分别是共同的加固板的一体式部件。
在第一实施方式中，这两个环形的加固区段借助连接段相互过渡。所述连接段相比环形的加固区段可以沿车辆横向设计得较窄，以便不过于急剧地提高在两个螺栓孔之间的区域中的力流横截面。
作为备选，加固板可以在这两个环形的加固区段之间具有材料留空。所述材料留空可以沿车辆纵向观察行列对齐地布置在两个螺栓孔之间。与前述实施例相比不同的是，通过这种方式使在两个螺栓孔之间的承载的力流横截面没有提高，从而在整体上实现内部的侧围板沿车辆纵向的均匀的强度。
如上所述，车顶框架纵梁的内部的侧围板可以是拉深件。在安装位置中，内部的侧围板具有沿车辆横向位于外部的壳底，大致水平指向的上部和下部侧壁从所述壳底开始朝车辆内部***。设计在内部的板件侧围板的上部侧壁上的边缘法兰是车顶框架纵梁的车辆内部的法兰连接件的部件，并且通过板件加固件被加固。此外，板件加固件还可以定位在内部的侧围板朝向壳件内部空间的一侧上。在此情况下，在深冲过程中在加固板的边棱的区域中得到了侧凹。所述侧凹与规定的成型相抵触。此外，在所述侧凹的区域中没有实现与挤压工具的直接导热接触，由此不能进行无阻碍的硬化。
在此前提下，在另一种实施方式中，加固板具有附加的基础区段，所述基础区段一直延长至内部的侧围板的壳底。由此实现了，加固板的边棱不再定位在内部的加固板的壳侧壁上，而是定位在壳底上，由此能够避免以上提到的侧凹。
除了指明的从属关系或非组合备选方案之外，本发明的上述有利的设计和/或改进设计还可以单独或以任意组合的方式付诸应用。
附图说明
以下结合附图更详细地阐述本发明和其优选的设计和改进设计及其优点。在附图中：
图1示出具有顶栏的双车辙机动车的侧视图；
图2示出按照图1的剖切面A-A的侧面剖视图；
图3示出具有用于顶栏的固定部位的车顶框架纵梁的板件侧围板的部分立体图；
图4的视图用于阐释制造内部的侧围板；
图5至图7示出与图2和图4相对应的第二实施例的视图。
具体实施方式
在图1中以侧视图方式示出双车辙机动车。在机动车的车顶1上组装了顶栏3。该顶栏在图1中由沿车辆纵向x延伸的纵撑杆5构成，所述纵撑杆在前侧和尾侧通过支座7支承在车顶1上。车顶1具有车顶框架，所述车顶框架由未示出的车顶框架横梁以及侧面的车顶框架纵梁9构成，该车顶框架纵梁的横截面在图2中示出。车顶框架的纵梁9以及横梁承载外板11。
如图2进一步示出的，顶栏3的前部的支座7螺纹连接在车顶框架纵梁9的固定部位13上。在图2中，车顶框架由沿车辆横向y位于车辆内部的第一侧围板15和沿车辆横向位于车辆外部的第二侧围板17构成。这两个侧围板15、17分别具有壳状的横截面，并且为了构成中空型材19而在侧面的边缘法兰21、23上组装(也即点焊)成车辆内部的法兰连接部25和车辆外部的法兰连接部27。在此，车顶框架纵梁9的内部的法兰连接部25的边缘法兰21、23大致水平指向，并且沿车辆横向y向车辆内部突出。与此相对地，外部的法兰连接部27的边缘法兰21、23大致沿车辆高度方向z指向。
无论是车顶框架纵梁9的外部侧围板17还是内部侧围板15都通过深冲挤压制成。在图2所示的结构状态下，内部的侧围板15沿车辆横向y具有车辆外部的壳底29，上部和下部的侧壁31、33从所述壳底开始朝车辆内部***。在上部和/或下部的侧壁31、33上分别构成边缘法兰21、23。
根据图2和图3，用于顶栏3的固定部位13具有两个沿车辆纵向x依次布置的螺栓孔25。所述螺栓孔35根据图2直接构成在内部的法兰连接部25的边缘法兰21、23上。在组装状态下，顶栏3的前侧的支座7与车顶框架纵梁9的前侧的螺栓孔35构成仅示意示出的螺纹连接部37。在图2(而且也在图5)中，螺纹连接部37由螺钉构成，支座7借助所述螺钉旋拧在固定台12上，所述固定台又固定在内部的法兰连接部25上。在此情况下，螺栓孔35作为用于对螺钉进行工具操作的通道孔。
根据图2至图4，每个螺栓孔35被加固板41的环形的加固区段39环绕。这两个加固区段39在各个螺栓孔35的孔边缘区域中形成材料加厚部，由此在稍后所述的侧面碰撞FA中降低在螺栓孔35的区域中的断裂风险。
在附图中，加固板41定位在车顶框架纵梁9的内部侧围板15朝向壳件内部空间的侧面上。由此在内部的法兰连接部25的区域中得到了由两个边缘法兰21、23和一个加固板41组成的三层结构。作为备选，加固板41也可以定位在车顶框架纵梁9的外部的侧围板17背离壳件内部空间的侧面上。
在柱桩侧面碰撞FA时，内部和外部的法兰连接部25、27分别构成沿车辆纵向x延伸的承载梁Linnen、Lauβen。沿内部的法兰连接部25的内部的承载梁Linnen在此被施加沿车辆纵向x指向的拉力，与此相比，沿外部的法兰连接部27的外部的承载梁Lauβen被施加压力。内部的法兰连接部25中的顶栏螺栓孔28在侧面碰撞时导致对力流的干扰(由于在该螺栓孔的区域中承载的力流横截面的降低)并进而导致车顶框架纵梁9的断裂。借助加固板41提高了在螺栓孔35的区域中可供使用的承载的力流横截面，由此使在螺栓孔35的区域中的应力分布均匀化并且降低了断裂风险。
在图3中，两个环形的加固区段39通过连接段43相互连接。连接段43与两个加固区段39相比沿车辆纵向x设计得较窄(也即收窄)，以便使在侧面碰撞时在两个螺栓孔35之间承载的力流横截面不会过分提高。
以下借助图4描述用于制造内部的侧围板15的方法。就此，首先将加固板41与尚未成型的侧围板15焊接成构件复合体50。随后进行热成型，其中，构件复合体50首先被加热并且随后在深冲压力机中热成型并同时淬火(挤压硬化)。
在图4中示出热成型工艺完成后的状态，其中，内部的侧围板5已经挤压硬化，并且与深冲压力机45的位置固定的基座46形成接触。深冲压力机45的往复运动的冲头47在此沿脱模方向E从基座46离开。如图4所示，在加固板41的板材棱边49上形成了侧凹区域51，所示侧凹区域并不是规定的成型结构，并且无法实现在冲头47与构件复合体之间的导热接触，从而无法实现无障碍的硬化。
为了避免这一问题，在图5至图7中所示的加固板41还具有基础区段53。加固板41利用所述基础区段53从内部侧围板15的上部侧壁31延长至壳底29。通过这种方式，板材棱边49直接定位在壳底29上，从而不再构成侧凹。相应地，根据图7，板材棱边49的阴模在冲头47的模型面上被模仿，由此可以实现运行构件复合体的运行更安全的硬化以及成型。
此外，在图5至图7中，加固板41在两个环形的加固区段39之间具有材料留空55。所述材料留空55沿车辆纵向x观察行列对齐地布置在两个螺栓孔35之间。与图2至图4不同的是，通过这种方式使两个螺栓孔35之间的承载的力流横截面没有提高，从而与前述实施例相比，用于承载梁Linnen的力流横截面沿车辆纵向x进一步均匀化。
Claims (11)
1.一种用于车辆的车身结构，其具有至少一个沿车辆横向(y)从侧面限定车顶(1)的边界的车顶框架纵梁(9)，所述车顶框架纵梁(9)在构成中空型材的情况下由壳状的侧围板(15、17)构成，这些侧围板的边缘法兰(21、23)组合成至少一个法兰连接部(25、27)，其中，所述法兰连接部(25、27)的边缘法兰(21、23)设计有至少一个用于固定顶栏(3)的螺栓孔(35)，并且所述法兰连接部(25、27)在侧面碰撞(FA)时构成沿车辆纵向(x)的承载梁(Linnen)，所述承载梁(Linnen)被施加沿车辆纵向(x)指向的拉力，其特征在于，为了降低在侧面碰撞(FA)时在螺栓孔(35)处出现断裂的风险，在螺栓孔(35)的孔边缘区域处提供材料加厚部，其中，加固板(41)与侧围板(15、17)的一个边缘法兰(23)材料接合地连接，并且至少一个侧围板(15、17)通过热成型工艺制成，其中，尚未成型的侧围板(15、17)首先被加热，并且随后在深冲压力机中热成型并且同时淬火，并且加固板(41)在实施热成型工艺之前就已经与尚未成型的第一侧围板相连。
2.根据权利要求1所述的车身结构，其特征在于，所述材料加厚部通过三层结构实现，其中，两个边缘法兰(21、23)和所述加固板(41)接合在一起。
3.根据权利要求2所述的车身结构，其特征在于，所述加固板(41)与侧围板(15、17)的一个边缘法兰(23)的材料接合的连接位于该边缘法兰(23)的与另一个边缘法兰(21)相背离的侧面上。
4.根据权利要求3所述的车身结构，其特征在于，所述加固板(41)借助胶粘剂与侧围板(15、17)相连。
5.根据权利要求4所述的车身结构，其特征在于，所述加固板(41)在热成型工艺之后与侧围板(15、17)相连。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的车身结构，其特征在于，所述顶栏(3)具有至少一个纵撑杆(5)，所述纵撑杆(5)利用前侧和尾侧的支座(7)固定在所述车顶框架纵梁(9)上。
7.根据权利要求6所述的车身结构，其特征在于，所述支座(7)固定在两个相互间隔的螺栓孔(35)上，所述螺栓孔位于所述承载梁(Linnen)中，并且这两个螺栓孔(35)中的每一个都分别被共同的加固板(41)的环形的加固区段(39)环绕。
8.根据权利要求6所述的车身结构，其特征在于，所述加固板(41)的两个环形的加固区段(39)通过沿车辆横向(y)狭窄的连接段(43)相互过渡。
9.根据权利要求7所述的车身结构，其特征在于，所述加固板(41)在两个环形的加固区段(39)之间具有材料留空(55)，并且所述材料留空(55)在所述承载梁(Linnen)中沿车辆纵向(x)行列对齐地布置在两个螺栓孔(35)之间。
10.根据权利要求1所述的车身结构，其特征在于，所述车顶框架纵梁(9)的第一和第二侧围板(15、17)在沿车辆横向(y)的外侧法兰连接部(27)和内侧法兰连接部(25)处接合在一起，并且用于固定顶栏(3)的螺栓孔(35)设计在车辆内部的法兰连接部(25)的边缘法兰(21、23)上。
11.一种用于制造根据权利要求1至10中任一项所述的车身结构的设备。
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