專利名稱：尤其位于汽車車身前端上的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種尤其位于汽車車身前端上的裝置，該裝置用于借助隔板將具有空心型材的第一梁尤其是縱梁的端部區域與具有空心型材的第二梁尤其是橫梁的對應連接區域相連，其中，尤其為了補償制造公差，在第一梁和隔板之間設有一個以端側至少局部地環繞隔板中的開孔布置的連接元件，該連接元件又與第一梁連接。
背景技術：
DE 0A1描述了一種這樣的裝置，其中隔板分別通過連接件與縱梁連接。連接件由兩個構成直角的鋼板邊角組成，其中之一對接地焊接在隔板上，而另一個焊接在縱梁的端部區域上，這兩個鋼板邊角在裝配狀態下大約形成一個可伸縮地伸入縱梁中的四方管。在將隔板沿車輛縱向尺寸準確地校準后，將已焊接在隔板上的鋼板邊角與縱梁焊接，并且將已與縱梁焊接的鋼板邊角與隔板焊接。除了隔板和縱梁上的焊接加工增加了安裝耗費，這個在橫梁與縱梁之間尤其在碰撞條件下受到較大負荷的連接的強度在必要時也不能令人滿意。例如無法確保那個需要在第二次中與隔板連接的鋼板邊角是否真正貼靠在隔板上還是留有可能對焊接連接不利的縫隙。此外，由DE 10135158A1已知一種用于安裝隔板和汽車縱梁的方法，其中，在隔板上設有凸緣，這些凸緣借助點焊與設計為空心型材梁的縱梁相連。由DE 10346893A1已知一種帶有隔板的結構，其中，隔板在端側布置在縱梁的自由端處并且可以與保險杠的變形元件連接。為了能夠沿車輛縱向調節前端部，每根縱梁都設有一個容納和固定元件，該元件一方面可以固定在各對應縱梁的隔板上或已集成在該隔板中，而另一方面可以與前端部連接。該容納和固定元件可以設計為特殊的構件并且固定在縱梁的隔板上。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在于，提供一種按本發明所述類型的裝置，其在制造和安裝方面耗費較小，并且工藝可靠地實現了較高的連接強度。該技術問題按本發明通過一種裝置解決，該裝置用于借助隔板將具有空心型材的第一梁的端部區域與具有空心型材的第二梁的連接區域相連，其中，尤其為了補償制造公差，在第一梁和隔板之間設有一個以端側至少局部地環繞隔板中的開孔布置的連接元件， 該連接元件又與第一梁連接。按照本發明，隔板開孔的開孔邊緣棱區域并且由此該隔板開孔這樣確定尺寸并且設計，使得第二梁的與其尤其通過連接凸緣構成的連接區域連接的端側橫截面壁區域在一定的公差范圍內間接或直接地由隔板支承。為了相應地確定隔板開孔的尺寸并且設計該隔板開孔特別有利的是，使開孔邊緣棱區域至少局部地這樣徑向向內地伸入梁連接區域的空心型材區域中，由此提供隔板按本發明所期望的支承功能。通過這種按本發明的解決方案，即使在第二梁的端側橫截面壁區域由于生產技術和/或制造技術上的生產公差而向內朝空心型材區域的方向錯移(這使得該橫截面壁區域在第二梁受到基本上垂直于隔板指向的力加載時在沒有支承的情況下可能向內卷折到第一梁的空心型材區域中)的安裝情況下，也能夠實現對于第二梁可靠的支承，而且也不會帶來因增加第二梁壁厚所造成的附加的材料耗費。這例如在與汽車車身前端的縱梁-橫梁布置結合時特別有利，其中，縱梁構成所述第一梁并且橫梁構成所述受到力加載的第二梁。橫梁受到的具有垂直于隔板平面的力分量的力加載例如會由碰撞產生。開孔邊緣棱區域和由此隔板開孔的按本發明的構造特別在與多構件式隔板結合時是有利的，其中隔板是這樣一種構件，在其上至少局部環繞隔板開孔地布置有一個連接元件，因為在此與隔板-連接元件為一體式單構件的構造不同，不需要耗費的附加彎曲和變形措施，以便以按本發明期望的方式相對于第二梁的端側橫截面壁區域的連接在一定的公差范圍內設計并且確定隔板開孔的尺寸，并且由此提供隔板在開孔區域內按本發明所期望的支承功能。在此，原則上能以不同的方式方法，例如通過一個單構件式或多構件式并且敞開的或封閉的空心型材生產連接元件，該空心型材以接下來還要進一步說明的方式方法固定在隔板上。按照第一種實施形式可以規定，空心型材由材料相同的和/或一體式的，尤其是封閉的型材部件構成。這種型材部件可以例如通過擠壓成形或類似工藝生產。但可選地， 空心型材也可以由一個變形為敞開或封閉的型材部件的材料帶構成。這種材料帶優選是帶鋼。另外可選的是，空心型材也可以由多個預成形和/或變形的型材部件組成。在必要時所述各生產方法也可以在技術上合理時相互結合。特別優選的是通過一個在必要時由多個材料帶組成的材料帶生產空心型材，其中，彼此鄰接的型材部件或型材部件區段可以借助卡鎖嚙合部拉鏈式地或咬合式地連接， 以形成確定的，尤其是封閉的空心型材幾何形狀。可選地或附加地，各型材部件或型材部件區段也可以為形成確定的空心型材幾何形狀而材料連接地和/或材料接合或形狀配合地相互重疊地連接。這可以使空心型材連接元件通過制造技術上的簡單匹配而輕易地形成各種期望的幾何形狀。此外按照一種優選設計方案建議，連接元件對接地焊接在隔板上，并且該連接元件可以尤其在沿例如垂直于隔板平面的方向或沿縱向(X方向)對隔板進行精確校準后與第一梁連接，優選焊接。由此首先得到制造技術上簡單的構件，它們可以對于公差不敏感地制造并且可以在彼此接合前尺寸準確地在隔板平面中或相對于例如車輛的縱梁-橫梁布置沿橫向和豎軸方向(Y和Z方向)校準，而沿縱向或垂直于隔板平面(X方向)的校準在安裝到第一梁上時進行。此外，例如插入縱梁空心型材中的連接元件在必要時單構件式的構造會產生較高的強度以及與汽車車身前端(或尾部結構)的橫梁之間抗彎剛性的連接。 盡管在此結合汽車車身前端詳細說明了本發明的思想，也無疑也可以結合車身尾部結構進行這樣的改裝。因此以下出于直觀和簡潔的原因只介紹結合汽車前部結構或車身前端的優選應用。隔板和管件在幾何上的簡單構造還可以使它們由高強度的、更不易變形的材料或由更高強度或超高強度的鋼材，尤其是鋼板，優選例如由CPW800或HX420制成。由此實現在滿足所需強度的同時減小在兩個梁之間，例如在橫梁與縱梁之間的連接區域內的材料厚度，并且與此相關地減小車身前端的重量。隔板和連接元件可以通過激光束焊接特別少扭曲變形地，或可選地通過氣體保護焊接，尤其是MAG焊接(熔化極活性氣體保護焊)固定連接，其中，既可以在激光束接合中在連接元件位于隔板上的連接區域內施加焊縫，又可以在氣體保護焊接中在連接元件之內和/或之外沿著其周向壁施加角焊接縫。建議的兩種焊接方法確保了可簡單形成的連接以及該連接的較高強度。以特別適宜的方式，帶有位于連接元件結構內部的開孔的隔板可以配設有連接在開孔邊緣棱區域上或由該區域構成的、優選較小的邊緣突出部或翻邊，該邊緣突出部或翻邊以為隔板校準所需的周向間隙插入連接元件中，或者可選地從外部相應抓握或包繞該連接元件。開孔使隔板在對強度要求不高的區域內的重量減小，同時加強了凸緣部分。此外， 用于焊接連接元件與梁的焊接工具可以在必要時穿過開孔引入。最后，與隔板相連的連接元件例如管件與各配屬的梁形狀配合地和/或摩擦配合地和/或材料接合地，尤其通過電阻焊或點焊固定連接。按照一種特別優選的設計方案還可以規定，連接元件在裝配狀態下至少局部地在表面貼靠連接部分中貼靠在第一梁的壁區域上。由此實現了簡單并且良好的支承可能性以及可以將力良好地傳導或引入各構件中。此外，由此實現了在足夠大的寬度上支承的可能性，以便焊接連接元件與配屬的梁。與此相關地特別優選的是，連接元件在裝配狀態下可伸縮式地插接到第一梁內，尤其是基本上形狀配合地插接，并且因此從內部貼靠在梁壁區域上。但可選地或者在必要時附加地也可以規定，在一種等同的實施形式中，管件從外部例如形狀配合地抓握第一梁，并且使得該管件從外部貼靠在梁壁區域上。第一梁優選是汽車縱梁，并且第二梁是汽車橫梁。


以下通過更多的細節進一步闡述本發明的實施例。在示意性附圖中圖1示出了一個用于通過隔板連接縱梁和未進一步示出的汽車車身前端的橫梁的裝置；圖2以分解視圖示出所述裝置的隔板和連接元件；圖3示出沿圖1的剖切線III-III剖切縱梁、帶有連接元件的隔板以及橫梁的垂直縱剖面；圖4以從斜后方觀察的視圖示出焊接有連接元件的隔板；圖5示出以按圖4的剖切線V-V剖切的帶有連接元件的隔板的剖視圖，其中示出了兩種可選的焊接方法；圖6示意性示出了連接元件在縱梁上的連接部分；圖7至圖12示意性示出了連接元件的不同實施形式。
具體實施例方式圖1示出具有空心型材的縱梁1的前端部區域和未進一步示出的汽車車身前端的固定在縱梁1上的橫梁2，該汽車帶有兩根相互平行并且沿車輛縱向(X方向)延伸的縱梁 1和連接這兩根縱梁1的橫梁2。橫梁2以公知的方式支承汽車車身的前部模塊構件，這些前部模塊構件尺寸精確地連接在鄰接的車身構件上。這需要使橫梁2沿Y方向(橫向)、Z 方向(豎向)和X方向與縱梁1尺寸準確地配置。橫梁2具有前部變形元件3和沿車輛縱向定向的、具有空心型材的側面變形元件 4。在變形元件4上(圖1中只示出了沿行駛方向的左側變形元件4)連接有焊接上的垂直定向的連接凸緣5，該連接凸緣5螺紋連接在對應的、與縱梁1固定連接的、作為隔板的凸緣狀隔板6上。延伸穿過鉆孔7 (參見圖幻的固定螺栓和螺母未示出。隔板6與縱梁1的連接分別借助一個用作連接元件的、具有確定長度的空心型材 8 (參見圖2)進行，該空心型材8的外部輪廓結構與縱梁1在其端部區域內的內部輪廓結構或空心型材匹配；此外空心型材8例如可以配設有作為形狀配合元件的壓槽9，其與縱梁1 中壓印出的作為形狀配合對應元件的壓槽la(參見圖1)共同作用，也就是說這兩個壓槽在裝配狀態下基本上形狀配合地相互嚙合。隔板6配設有大致居中的開孔10，該開孔帶有成型在其開孔邊緣棱區域IOa處的翻邊11，其中，該翻邊11在裝配狀態下伸入空心型材8中。開孔10基本上與橫梁2的連接凸緣5中的開孔一致。如圖3至圖5所示，帶有翻邊11的開孔10的直徑小于空心型材8的內部輪廓，從而形成了足夠大的周向縫隙，該周向縫隙使得空心型材8可以在接合過程中沿Y和Z方向校準調節并且從而可以在一個平行于隔板平面的平面中相對于隔板6校正調節。此外，隔板6在外部邊緣區域中配設有環繞的折邊12。翻邊11和折邊12均用于在與橫梁2的連接凸緣5固定的平面中加固所述隔板6。如尤其從圖3中還可以看出，隔板開孔10的開孔邊緣棱區域IOa并且由此該隔板開孔10這樣確定尺寸并且設計，尤其是開孔邊緣棱區域IOa這樣徑向向內地伸入梁連接區域的空心型材區域，使得變形元件4的并且由此第二梁2的與連接凸緣5連接的端側橫截面壁區域如在相對于Z和Y方向用虛線示出的一定的公差范圍內間接地由隔板6支承。 因此如尤其用虛線畫出的內部公差位置4’ a所示，可以通過邊緣棱區域IOa相應地向內拉伸以簡單的方式確保即使當存在這種如虛線畫出的端側橫截面壁區域4’ a所示的例如由于制造技術引起的偏差時，也能保證在沿圖3的箭頭F的方向對橫梁2加載力時確保隔板 6在此反握并且由此支承端側橫截面壁區域4' a,使得變形元件4通過其端側橫截面壁區域4’ a即使在出現公差和隨之的梁型材錯移時也不會在碰撞或負載情況下被“擠壓”到空心空間中(這導致變形元件4可伸縮地凹陷到縱梁1的空心梁區域中)，而是被形狀配合地支承。由此防止了變形元件4向里卷折到或被卷入或拉入縱梁型材中，并且不用附加地增加橫梁的材料厚度和因此重量，因此可以在整體上在重量相同的同時實現較高的縱梁承載力水平。以上所述只在圖3中范例性地相對于Z方向示出。不言而喻的是Y方向也有類似情形。對于預計可能存在更大偏差的情況，開孔邊緣棱區域IOa當然還可以進一步徑向向內地延伸到梁連接部分的空心型材區域內。此外，隔板6和空心型材8優選由超高強度的鋼板，尤其是由具有確定板厚的 CPW800或HX420鋼板制造。為了接合空心型材8和隔板6 (參見圖4和圖幻，將這兩者在尺寸精確地沿Y和Z 方向配置后通過激光束焊接例如借助未示出的(X)2激光固定相連。
為此，將空心型材8以其端側置放于連接區域較平坦的隔板6上，并且借助激光束能與隔板6對接地焊接。在此，激光束如圖5中剖面圖上方的附圖標記13所示從隔板6背離空心型材8的一側針對性地指向空心型材8的端側。可以間隔地或環繞地施加激光焊縫。但可選地，空心型材也可以通過激光束焊接作為角焊縫(丁字接頭中的所謂I狀焊縫)實現，如在圖5中用附圖標記13’示出的那樣。該角焊縫13’相對于空心型材8既在內又在外地呈環繞狀或區段式地設置。還可選的是，空心型材8可以通過向后施加在隔板6上的角焊接縫14用氣體保護焊接方法，尤其是MAG焊接相互固定。焊接縫14在此可以施加在空心型材8的周向壁之外和/或之內并且分別間隔地或連貫地延伸。焊接縫14在圖5中剖面圖的下方示出。在該預安裝后，分別將帶有空心型材8的隔板6優選可伸縮式地(參見圖3)推入縱梁1中并且尺寸精確地沿車輛縱向或X方向校準。然后例如通過點焊方法將空心型材8與縱梁1焊接，其中，在管件8貼靠在縱梁1 壁上的周向壁的整個周向區域內施加焊點15，這尤其在圖6中可見。在由此沿所有坐標系方向Y、Z和X校準地將隔板6固定在縱梁1上以后，橫梁2 通過其連接凸緣5與隔板6固定地螺栓連接。通過由超高強度的鋼板構成的構件或空心型材8和隔板6，可以在實現所述連接足夠高的強度的同時減小隔板6和必要時連接凸緣5的壁厚。在必要時連接凸緣5也可以由超高強度的鋼板制造。最后，在圖7至圖12中示出了空心型材8的不同實施形式，所有實施形式均可以結合之前詳細說明過的結構使用。在圖7中示出了空心型材8的一種實施形式，其中，空心型材由材料相同并且一體式的型材部件構成，該型材部件例如通過擠壓成型制造。作為這種一體式構造方式的替代，如圖8中僅示意性示出的那樣，空心型材8也可以由例如兩個半殼8a和8b構成，它們沿著分隔平面A彼此分界并且形成敞開的空心型材 8。代替分隔平面A，這兩個半殼也可以例如沿著對角線上的分隔平面B分隔，如在圖8中用虛線所示，或也可以與分隔平面A成直角地相互分隔，這通過用點畫線畫出的分隔平面C示出。在此，敞開的空心型材理解為這樣的型材，其中兩個半殼在分隔平面的區域內并不相連并且例如彼此具有縫隙間距17，當然也可以規定，兩個半殼在各分隔平面的區域內相連，例如如以下還要借助圖9、圖11和圖12進一步闡述的那樣連接。在圖9中示出了這樣一種實施形式，其中空心型材8由一體式的材料帶，例如帶鋼構成，該帶鋼在壓槽9的區域內相應地彎折或成型。在兩個帶鋼端部8c，8d彼此鄰接的區域中，空心型材配設有齒部連接或拉鏈式的Ω形或拼圖式的閉合連接16，使得兩個帶鋼端部8c，8d相互嚙合并且相連，并且空心型材由此連接為一個封閉的型材部件。圖10示出了一個相應變形或成形的空心型材與圖9類似的設計方案，然而其中， 該空心型材在相互分界的帶鋼端部8c，8d的區域內不是封閉的，從而形成了一個敞開的空心型材8。也就是說，帶鋼端部8c，8d在此間隔一確定的縫隙間距17地相互對置。圖11示出了一種相應于圖10的結構，但區別是帶鋼端部8c，8d在鄰接區域內材料接合地通過一條在此僅用點畫線示出的焊接縫18連接，從而在整體上形成了封閉的空心型材。
最后，在圖12中示出了空心型材8的這樣一種設計方案，其中，帶鋼端部8c，8d彼此在鄰接區域內重疊，尤其是形狀配合地重疊，并且借助一個在此未詳細示出的或僅示意性示出的焊接縫19相互連接。附圖標記清單1 縱梁Ia 壓槽2 橫梁3 變形元件4 變形元件4a端側橫截面壁區域4’ a端側橫截面壁區域5 連接凸緣5a 開孔6 隔板7 鉆孔8 空心型材8a 半殼8b 半殼8c帶鋼端部8d帶鋼端部9 壓槽10 開孔11 翻邊12 折邊13，13’激光束應用14角焊接縫15 焊點16 閉合連接17縫隙間距18 焊接縫19 焊接縫
權利要求
1.一種尤其位于汽車車身前端上的裝置，該裝置用于借助隔板(6)將具有空心型材的第一梁(1)的端部區域與具有空心型材的第二梁O)的連接區域(5)，尤其是連接凸緣相連，其中，尤其為了補償制造公差，在所述第一梁⑴和隔板(6)之間設有一個以端側至少局部地環繞所述隔板(6)中的開孔(10)布置的連接元件(8)，該連接元件(8)又與所述第一梁(1)連接，其特征在于，所述隔板開孔(10)的開孔邊緣棱區域(IOa)并且由此該隔板開孔(10)這樣確定尺寸并且設計，尤其是所述開孔邊緣棱區域(IOa)這樣徑向向內地伸入梁連接區域的空心型材區域，使得所述第二梁O)的與其連接區域( 尤其是其連接凸緣連接的端側橫截面壁區域Ga，4’ a)在一定的公差范圍內間接或直接地由所述隔板(6)支承。
2.按權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述空心型材(8)由材料相同的和/或一體式的，尤其是封閉的型材部件，優選由擠壓成形的型材部件構成。
3.按權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述空心型材(8)由一個成型為敞開或封閉的型材部件的材料帶，優選帶鋼構成。
4.按權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述空心型材(8)由多個預成形和/或變形的型材部件(8a，8b)組成。
5.按權利要求3或4所述的裝置，其特征在于，彼此鄰接的型材部件(8a，8b)或型材部件區段(8c，8d)借助卡鎖嚙合部(16)和/或材料接合地和/或材料接合或形狀配合地相互重疊地連接，以形成確定的、尤其是封閉的空心型材幾何形狀。
6.按權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述連接元件(8)對接地焊接在所述隔板 (6)上，其中優選規定，所述隔板(6)和/或管件⑶由熱成形的和/或更高強度的鋼板制成，尤其由CPW800或HX420制成。
7.按權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述隔板(6)通過激光束接合，尤其通過激光束焊接與所述連接元件(8)固定連接，優選借助激光束穿過所述隔板(6)接合地將焊縫施加在所述連接元件(8)的端側上和/或借助激光束接合在所述連接元件(8)位于所述隔板(6)上的連接區域中在該連接元件(8)之內和/或之外沿著其周向壁施加角焊縫。
8.按權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述隔板(6)通過氣體保護焊接，尤其是 MAG焊接與所述連接元件(8)固定連接，其中優選規定，在所述連接元件( 位于隔板(6) 上的連接區域內施加至少一個角焊縫(14)，尤其是在所述連接元件(8)之內和/或之外沿著其周向壁施加至少一個角焊縫(14)。
9.按權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述連接元件(8)對接地焊接在所述隔板 (6)上，其中優選規定，所述隔板(6)和/或所述管件(8)由輕金屬板制成，尤其由鋁板或鎂板制成。
10.按權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述隔板(6)通過激光束接合，尤其通過激光束焊接與所述連接元件(8)固定連接，優選借助激光束穿過隔板(6)接合地將焊縫施加在所述連接元件(8)的端側上和/或借助激光束接合在所述連接元件(8)位于所述隔板 (6)上的連接區域內在該連接元件(8)之內和/或之外沿著其周向壁施加角焊縫。
11.按權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述隔板(6)通過氣體保護焊接，尤其是 MAG焊接與所述連接元件(8)固定連接，其中優選規定，在所述連接元件( 位于隔板(6) 上的連接區域內施加至少一個角焊縫(14)，尤其是在所述連接元件(8)之內和/或之外沿著其周向壁施加至少一個角焊縫(14)。
12.按權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述開孔(10)的開孔邊緣棱區域(IOa)配設有一個從隔板平面突伸出的邊緣突出部(11)或翻邊，該邊緣突出部(11)以為所述隔板 (6)在隔板平面中校準所需的周向間隙插入連接元件(8)中，或者以這種周向間隙至少局部地從外部抓握或包繞該連接元件(8)。
13.按權利要求1所述的裝置，其特征在于，與所述隔板(6)相連的連接元件⑶與所述第一梁(1)形狀配合地和/或摩擦配合地和/或材料接合地，尤其通過電阻焊或點焊固定連接。
14.按權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述連接元件(8)在裝配狀態下至少局部地在表面貼靠連接部分中貼靠在所述第一梁(1)的壁區域上。
15.按權利要求14所述的裝置，其特征在于，所述連接元件(8)在裝配狀態下插接到所述第一梁(1)內并且從內部貼靠在梁壁區域上和/或從外部抓握該第一梁(1)并且由此從外部貼靠在所述梁壁區域上，其中優選規定，設計為管件形式的連接元件(8)具有至少一個形狀配合元件(9)，尤其是卡鎖凹槽或止動銷，該形狀配合元件(9)與梁上的形狀配合對應元件(Ia)以預先規定的縫隙共同作用，但尤其也可沒有縫隙地共同作用。
16.按權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一梁(1)由一根車輛縱梁和/或所述第二梁O)由一根車輛橫梁構成。
17.一種帶有連接元件的隔板，其使用在按權利要求1至16之一所述的裝置中。
全文摘要
本發明涉及一種尤其位于汽車車身前端上的裝置，該裝置用于借助隔板(6)將具有空心型材的第一梁(1)的端部區域與具有空心型材的第二梁(2)的連接區域(5)，尤其是連接凸緣相連，其中，為了補償制造公差，在第一梁(1)和隔板(6)之間設有一個以端側至少局部地環繞隔板(6)中的開孔(10)布置的連接元件(8)，該連接元件(8)又與第一梁(1)連接。按照本發明，隔板開孔(10)的開孔邊緣棱區域(10a)并且因此該隔板開孔(10)這樣確定尺寸并且設計，尤其是開孔邊緣棱區域(10a)這樣徑向向內地伸入梁連接區域的空心型材區域，使得第二梁(2)的與其連接區域(5)連接的端側橫截面壁區域(4a，4’a)在一定的公差范圍內間接或直接地由隔板(6)支承。
文檔編號B62D25/08GK102328695SQ20111018539
公開日2012年1月25日 申請日期2011年7月4日 優先權日2010年7月10日
發明者B.洛曼, M-R.洛曼, T.博施 申請人:大眾汽車有限公司