CN101269673A - 管状a柱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管状A柱。提供一种立柱，特别是作为汽车车身结构(K)部分的A柱(1、11、1r)，其中，A柱(1、11、1r)具有一个呈封闭横截面的空心型材(2)。本发明的目的在于简化A柱(1、11、1r)与车身结构(K)的连接，提出空心型材(2)为连接在车身结构(K)上，端段面各自与所具有的连接板材件(3)固定连接，连接板材件(3)可与车身结构(K)连接。

Description

管状A柱

技术领域

本发明涉及一种立柱，特别是作为汽车车身结构部分的A柱，其中，A柱具有一个呈封闭横截面的空心型材。

背景技术

DE 198 02 702A1公开了一种此类型的立柱。由于空心型材的横截面封闭，该空心型材可以借助对用于安装车身结构的流水线来说复杂且费时的方法，如WIG焊接、钎焊或者粘接与车身结构连接。DE 198 02 702A1介绍了一种与本发明的主题相比之下比较陈旧的现有技术的空心型材，其具有带侧面缝隙且结构复杂、多边的复合横截面，为进行便于安装的点焊，配合的焊接机械手可以利用电极通过这些缝隙伸入空心型材内。

WO 2006/122775A1介绍了一种复杂的空心型材，具有用于容纳风挡玻璃或用于容纳密封结构和用于与车身结构连接的常见侧缘。

发明内容

本发明的目的因此在于，简化空心型材与车身结构的连接。

该目的依据本发明由此得以实现，即空心型材为连接在车身结构上，端段面各自与所具有的连接板材件固定连接，连接板材件可与车身结构连接。

由于这种附加的连接板材件，A柱可以在其与车身结构连接之前在远离用于安装车身结构流水线的位置上这样预加工，使预加工的A柱可以具有优点地借助点焊与车身结构连接。但仍可以保持空心型材根据A柱的扭转强度封闭的横截面。因此与敞开的横截面相比，封闭的横截面可以设计得更小，其优点除了减轻重量外，还减少汽车驾驶员的视野受到A柱的限制。

连接板材件最好包括具有空心型材的空心型材容纳处的第一连接面，其中空心型材借助一种接合方法通过力和/或形状合理地连接。为此空心型材容纳处可以作为插接容纳处构成，空心型材端面利用确定的端段插入里面。在这种情况下，空心型材容纳处和端段可以这样确定尺寸，使其随着插入借助端段的固定夹紧可以在空心型材容纳处内产生第一固定。作为接合方法例如可以考虑固定夹紧和/或者卡接，其中，固定夹紧时空心型材容纳处与容纳在那里的端段可以产生一种附加的侧面挤合。具有优点的是粘接或者钎焊，特别是硬焊。一种在可取得的强度方面可靠并因此优选的接合方法是惰性气体焊接，特别是钨极惰性气体焊接(WIG)。最后，选择这种适用接合方法的可以是加工空心型材、连接板材件和/或者下面还要进一步详细介绍的链环件的那种材料或者那些材料。在此方面最后可以考虑特别是符合与A柱连接强度要求和可与车身结构连接的所有材料。对此例如包括金属铝和钢以及塑料。作为钢种可以考虑具有高屈服点的常用微量合金薄板或者硼钢。因为空心型材与连接板材件的这种端面接合可与车身结构的安装相脱离以及在A柱有利于该接合方法的位置上进行，所以方法技术上可以进行最佳的接合以及更容易控制产生的连接。因此，车身结构的安装在A柱的装入方面时间紧凑。

为对它们进行连接或为将A柱与车身结构连接，连接板材件可以具有各自一个第二连接面，其依据目的与第一连接面相距。第二连接面可以具有允许借助点焊将连接板材件连接的结构。为此可以具有结构上常用的防护措施，如凸缘、连接板或者这类部位。

两个连接板材件最好在构成一个连接板的情况下通过链环件相互固定连接。由此可以产生一种以确定的方式与空心型材相距和至少以外移部分在纵向上分布、最好桥式的连接，其可以提高强度，特别是A柱的扭转强度。由于其与连接板固定连接，链环件同时可以起到两个连接板材件间隔件的作用并将连接板材件的相对位置彼此定位。纵向上对空心型材的拉力和压力因此也可以通过链环件吸收。链环件和连接板材件可以借助点焊接合。因此A柱可以这种方式预安装，即首先将连接板材件端面插在空心型材上并然后与链环件最好借助点焊在构成连接板的情况下连接，由此它们在其与空心型材的相对位置方面也得到定位。随后可以最好借助WIG焊接将空心型材与连接板材件固定连接，从而A柱至少在支承其结构的结构件方面预加工。第二连接面最好这样与链环件的固定面至少部分和/或者分段重叠设置，使其在对着与连接板相邻的车身结构的方向上，各自优选借助点焊将两面首先连接在一起并然后将两面或者一面在与车身结构的重叠安装下相互连接。在这种情况下，在车身结构的相应部位上可以具有例如连接板、接片、销子或者这类部件。

具有优点的是，链环件可以具有弯曲或者双臂的形状。由此链环件以相应构成的弧度沿空心型材引导。依据目的，链环件侧面作用于各自连接板材件的固定面上。链环件因此与连接板材件并因此连接板可以构成一个基本上平面的部件，其由于利用空心型材的双臂形状可以具有基本三面的外部轮廓。由此可以进一步提高A柱的扭转强度。

两个臂，也就是装入位置上的下臂和装入位置上的上臂，可以构成三边的各一个边和空心型材与端面连接的连接板材件构成三边的第三边。下臂在装入位置上基本可以设置在行驶方向上。这种构成方式特别适合采用所谓单厢设计的汽车，其在具有行驶方向上前伸的风挡玻璃的所谓厢式货车形式上使用以及其中A柱从车顶结构相应平面向前面的发动机罩结构设置。由此沿A柱在车顶结构与发动机罩结构之间构成一个侧面的楔形构件，其通过依据本发明的A柱或A柱依据本发明的结构件利用空心型材和连接板填充或包边。

链环件两个臂的至少之一可以具有用于将链环件与车身结构连接的连接段。装入位置上的下臂最好包括一个在装入位置上利用分量对着下面的连接段。由此可以取得连接板与车身结构更加稳定和更加抗扭的连接。连接段为此可以类似于臂的连接段以及连接板材件的固定面和第二连接面，具有至少部分和/或者分段通过连接段延伸的凸缘、接片或者这类部位，其为与车身结构连接与分配给其的车身结构对应凸缘重叠，从而两个凸缘可以通过点焊进行连接。

结构件此外可以包括一个与外部轮廓配合的内部开口用于容纳侧窗玻璃。由此可以扩大驾驶员的视野。为使扩大视野最佳化，在保持确定的抗扭强度情况下，开口应占据尽可能大的面积。作为措施空心型材可以具有横截面纵轴线对着横截面纵向的长条横截面形状以及横截面纵轴线在车身结构的A柱装入位置上至少基本对着由车身结构限制的内部空间上的一个驾驶员所具有的位置。作为横截面形状例如适用椭圆形、椭圆体或者水滴状圆形。

最好可以具有一个装入位置上的内部覆盖件。这种覆盖件可以作为装饰件使用。此外，它们可以在碰撞时防止汽车的驾乘者由于撞到A柱而受伤，其中运动能量基本通过柔软的外表面、挠性结构、泡沫塑料内衬和/或者借助安装在覆盖件内的安全气囊吸收。用于覆盖空心型材的内部覆盖件最好从内部具有采用一个长条基本U形并具有两个覆盖臂的横截面、包括一个对着横截面纵向的横截面纵轴线具有优点的简单结构。为优化驾驶员视野，横截面纵轴线在车身结构的A柱装入位置上，在驾驶员所具有的位置上可以对着由车身结构限制的内部空间。两个覆盖臂为其定位可以在装入位置上侧面搭接空心型材。

空心型材此外可以具有风挡玻璃侧面容纳边缘段的第一容纳段。第一容纳段最好通过空心型材的一个圆周段和纵向上延伸。依据目的，第一容纳段与风挡玻璃容纳边缘段的形状相应展平。风挡玻璃因此可以直接安装，最好粘接在封闭的空心型材上，而没有限制驾驶员视野的侧面凸缘或者这类部位。不言而喻，可以采用常见的附加密封结构密封风挡玻璃。

空心型材此外可以具有用于侧窗玻璃的侧面容纳段圆周上与第一容纳段相距的第二容纳段。该段同样可以通过空心型材的一个圆周段和纵向上延伸并为此与侧窗玻璃容纳边缘段的形状相应展平。两个容纳段可以通过空心型材的圆周这样会合，使其形成空心型材的一个V形圆周段。如长条横截面那样，容纳边缘段的展平因此也可以提高A柱的强度。

空心型材可以借助液压成形或者内部高压变形(IHU)以确定的横截面形状成型。在内部高压变形时，空心型材通过借助水-油乳溶液传递的内部压力扩张并同时通过轴向力镦粗。工件在扩张之前处于具有某种内部轮廓或者模膛的封闭模具内并通过内部压力变成模膛的形状。传递内部压力，轴向力的导入通过空心型材末端上的两个密封凸模进行。

空心型材也可以选择由接合或者滚压的板材件或者单件制造。作为接合方法在此方面可以考虑所有适用于制造纵向焊缝的方法，如激光焊接、钎焊、粘接、弧焊等。作为材料适用能够在该部位上承受所要传递的负荷和胜任的所有材料，特别是高强度钢，但也可以是轻金属，如铝、镁及其合金以及适用的塑料或纤维复合材料。

最好在装入位置上的上部连接板材件上，在将其加长的情况下具有作为将A柱连接在车顶和/或者侧面车架结构上的部件和/或者作为将车顶和/或者侧面车架结构连接在B柱或者C柱上部分的连接件。在这种情况下，连接件作为板材件依据目的这样成型，使其最好端面借助点焊与连接板和/或者车身结构连接。

为覆盖空心型材可以具有在装入位置上的外部覆盖件。外部覆盖件可以在容纳边缘段上A柱以及风挡玻璃和侧窗玻璃的装入位置上侧面并从外面从玻璃凸起。外部覆盖件因此可以密封紧贴在容纳边缘段上。外部覆盖件例如可以在两个玻璃之间的空隙内通过一个具有的卡式连接件装入和/或者与具有的密封结构一体化与玻璃连接。外部覆盖件至少可以在其装入位置上的外表面上作为装饰构成。此外，外部覆盖件通过其构成有助于减少风阻。由于圆周上彼此紧凑设置、在空心型材的横截面上可以V形会合的容纳段，玻璃的容纳边缘段可以相应彼此紧凑设置。外部覆盖件可以这样确定尺寸和设置，使其与空心型材的纵横轴线垂直一直延续到空心型材的外部边缘上或者小于空心型材的伸长与横截面纵轴线垂直。因此可以防止驾驶员的视野受到外部覆盖件的限制。

在玻璃、外部覆盖件与空心型材之间的间隙内可以整体构成如天线或者测量传感器等附加装置。

该目的此外通过一种用于安装和用于将依据前述实施方式之一所述的A柱装入汽车的车身结构的方法得以实现，其中，A柱包括一个空心型材和两个连接板材件，用于将A柱与车身结构连接。为此需要以下方法步骤：准备空心型材和连接板材件、将空心型材的端段与各自一个连接板材件通过WIG焊接、钎焊或者粘接连接以及将连接板材件与相邻的车身结构通过点焊连接。

依据目的，连接板材件在其第一连接面上具有空心型材的插接处，从而空心型材在其与连接件力量合理地固定连接之前纵向上端面插入插接处内。

在另一个方法步骤中，连接板材件在其与空心型材固定连接之前或者之后在构成一个连接板的情况下通过链环件相互固定连接或预安装。

下面借助附图所示的多个实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1示出A柱第一实施方式的透视侧视图；

图2示出图1的A柱单件的透视侧视图；

图3示出图1的A柱及附加连接件的透视侧视图；

图4示出A柱第二实施方式的透视侧视图；

图5示出用于图4的A柱的连接件的透视侧视图；

图6示出具有汽车邻接部件的第一实施方式的示意横截面图；

图7a-7c示出用于将图4的两个A柱安装在车身结构上的透视侧视图；

图8示出车身结构的车身右侧内侧及图4的A柱的侧视图；以及

图9示出图8的车身右侧内侧，但具有图5连接件的侧视图。

附图标记

1A柱

1l左A柱

1r右A柱

2空心型材

3连接板材件

4第一连接面

5空心型材容纳处

6第二连接面

7连接凸缘

8链环件

9连接板

10上部连接段

11下部连接段

12固定面

13上部连接段

14下部连接段

15内部开口

16上臂

17下臂

18内部覆盖件

19覆盖臂

20第一容纳段

21风挡玻璃的容纳边缘段

22第二容纳段

23侧窗玻璃的容纳边缘段

24连接

25棱边

26外部覆盖件

27空隙

a横截面纵轴线

b横截面纵轴线

v连接方向

AR外部空间

IR内部空间

K车身结构

S侧窗玻璃

SF1、SF2视野

V连接件

W风挡玻璃

具体实施方式

图1-6出A柱1的第一和第二实施方式，具有一个形成A柱1中间段的空心型材2和两个依据本发明的连接板材件3，其为将空心型材2连接在图8和9部分示出的车身结构K上，各自通过一个第一连接面4端段面与空心型材2固定连接。连接板材件3为此在其第一连接面4上各自具有一个用于空心型材2的空心型材容纳处5，在其中设置空心型材2并借助钨极惰性气体焊接(WIG)力和形状合理地与各自的连接板材件3连接。连接板材件3此外各自具有一个与第一连接面4相距的第二连接面6，通过其连接板材件3并因此A柱1可与车身结构K固定连接。第二连接面为此具有一个连接凸缘7，其为连接A柱1与车身结构一个未示出的适用板材件这样重叠，使其可以进行自动点焊。

图1和2示出第一实施方式，其中，图2彼此分开示出空心型材2和连接板材件3。图1示出空心型材2和板材件3相互固定连接。在这种方式中，A柱在一个远离用于安装车身结构K流水线的位置上预安装，可能需要中间存放并以后在安装车身结构时再与其安装。图3以透视侧视图同样示出图1的A柱的第一实施方式，其中，附加具有一个连接件V，其连接在装入位置上的上部连接板材件3的第二连接面6上并根据所具有的车身结构形成属于汽车车顶部分车身结构K的一部分，或者在A柱的第三实施方式中加长A柱。如从图8和9可看到的那样，连接件V在车身结构K上搭接B柱B或图中看不到的、行驶方向上的前车顶结构与A柱1之间的空隙。因此在预安装时例如不同之处在于，在那里就可以将车身结构的一个附加结构件，也就是这里的连接件V预安装在A柱上。

图4示出A柱第二实施方式的透视侧视图，其与A柱1图1所示第一实施方式的区别在于具有一个附加的链环件8，其在图5中也以单件视图示出。通过链环件8，两个连接板材件3在构成一个连接板9的情况下相互固定连接。由此连接板9和空心型材2将A柱1构成一个具有基本三面外部轮廓的平面结构件，其中，链环件8具有一种弯曲的、基本双臂的形状，其形成三边外部轮廓的两个边。如从图5可看到的那样，链环件8具有两个连接段，一个装入位置上的上部连接段10和一个装入位置上的下部连接段11，通过其链环件可以借助点焊连接在连接板材件3的固定面12上。为此各自的固定面12与上部连接段10或固定面12与下部连接段11重叠。此外，在该实施例中第二连接面6也与各自所属的连接段10、11重叠，从而在这里也通过点焊固定连接。

为同样可以进行点焊，链环件8利用连接段，一个上部连接段13和一个下部连接段14边缘侧重叠地与车身结构K相邻，其中，下部连接段14朝着两侧向车身结构延伸。由此进一步提高A柱1的强度。

A柱1在其第二实施方式中具有一个内部开口15，其内部开口15通过链环件8在装入位置上的一个上臂16和一个向内部开口15中心弯曲的下臂17以及通过空心型材2而限制。由此使这里未示出的驾驶员与A柱1相关的图6所示的视野SF1保持在尽可能大的程度上。

图6以示意横截面图示出A柱1的第一实施方式，其中，A柱1支承在侧窗玻璃S和风挡玻璃W上。空心型材2的横截面基本相当于图1所示的横截面分布VI-VI。从图6可以清楚看出，空心型材2具有对着横截面纵向的横截面纵轴线a的长条横截面形状。横截面纵轴线a在这种情况下这样定向，使其在车身结构K上的A柱装入位置上基本向一个这里未示出的、驾驶员所具有的位置定向。这一点有助于使A柱1的两侧所标注的视野范围SF1和SF2尽可能少地受到A柱的限制。

为覆盖汽车内部空间IR上的A柱，具有一个装入位置上的内部覆盖件18，其具有长条的、基本U形并具有两个覆盖臂19的横截面和对着横截面纵向的横截面纵轴线b，用于覆盖空心型材2。覆盖臂19在装入位置上侧面搭接空心型材2，其中，覆盖臂19通过一个确定的区域侧面紧贴在空心型材上。覆盖件18的横截面纵轴线b与空心型材2的横截面纵轴线a相同这样定向，使其在车身结构K的A柱1装入位置上至少基本对着由车身结构K所限制的内部空间IR上这里未示出的、驾驶员所具有的位置，由此A柱1两侧的视野范围SF1和SF2同样尽可能少地受到A柱的限制。

空心型材2具有一个用于将风挡玻璃W支承在容纳边缘段21上的第一容纳段20和一个用于将侧窗玻璃S支承在容纳边缘段23上的第二容纳段22。两个容纳段20、22与各自分配给它们的风挡玻璃W或侧窗玻璃S的形状相应展平。如从图6可进一步看到的那样，容纳段20、22通过一个确定的圆周段延伸，此外这一点这里未明确示出，在空心型材2的纵向上至少通过风挡玻璃W或侧窗玻璃S分配给它们的容纳边缘段21、23的长度这样直接支承在封闭的空心型材2上并以常见的方式在连接方向v上构成固定连接的情况下粘接和密封，使其不继续限制A柱1两侧的视野范围SF1和SF2。连接方向v对着空心型材2内部空间。连接24在图6中通过三角形作为固定支架表示。两个容纳段20、22在构成一个棱边25的情况下合成一个外部空间AR。容纳段20、22的展平形状以及棱边25提高了A柱1的扭转强度。

A柱的封闭轮廓利用长条的横截面形状和图6中仅示意示出并因此很少整体示出的两个容纳段20、22借助液压成形或者内部高压变形(IHU)构成，并因此在这里未示出的相应毛坯件施加内部高压和同时镦粗的情况下制造。

为对外部空间AR覆盖空心型材2和所连接的连接板材件3，具有一个装入位置上的外部覆盖件26，其搭接并密封风挡玻璃W的容纳边缘段21与侧窗玻璃S的容纳边缘段23之间的空隙27，其中，后者在图6中象征性通过穿透的覆盖件26和风挡玻璃W或侧窗玻璃S示出。

图7a-7c、8和9示出用于安装A柱和/或者其装入车身结构K内的不同可能性，其中，图7以多个步骤示意示出两个A柱，也就是作为左A柱1l和右A柱1r在车身结构中使用。在图7a中，空心型材2和连接板材件3已经相互固定连接预安装，其中，左A柱1l附加与连接件V预安装。在下个步骤中接合链环件并借助点焊连接(图7b)，其中，这样预安装的A柱借助点焊接合到车身结构内，其在图7c中已经完成。此外在另一个安装步骤中，将风挡玻璃W和侧窗玻璃S与A柱1l和1r粘接。

图8和9示出车身结构K在行驶方向上右侧车身内侧的各一个侧视图。在图8中，图4的A柱1与作为一个预加工安装件的连接件V借助点焊接合，而在图9中，图5的链环件同样与作为安装件的连接件借助点焊接合并在另一个安装步骤中，图1其余的预安装A柱1与空心型材2并借助WIG焊接连接的连接板材件3仍通过点焊接合。

Claims (16)

1.一种立柱，特别是作为汽车车身结构(K)部分的A柱(1、1l、1r)，其中，A柱(1、1l、1r)具有一个呈封闭横截面的空心型材(2)，其特征在于，空心型材(2)为连接在车身结构(K)上，端段面各自与所具有的连接板材件(3)固定连接，连接板材件(3)可与车身结构(K)连接。

2.按权利要求1所述的立柱，其特征在于，连接板材件(3)包括具有空心型材(2)的空心型材容纳处(5)的第一连接面(4)，其中空心型材(2)借助一种接合方法通过力和/或者形状合理地连接，并具有用于A柱(1、1l、1r)与车身结构(K)连接的第二连接面(6)。

3.按权利要求1或2所述的立柱，其特征在于，两个连接板材件(3)在构成一个连接板(9)的情况下通过链环件(8)相互固定连接。

4.按权利要求3所述的立柱，其特征在于，链环件(8)具有一种弯曲或者双臂的形状并各自利用一个连接段(10、11)作用于连接板材件(3)的固定面(12)以及连接板(9)和空心型材(2)构成一个具有基本三边外部轮廓的结构件。

5.按权利要求4所述的立柱，其特征在于，链环件(8)的至少一个臂(16、17)，确切地说是装入位置上的下臂(17)具有一个在装入位置上利用一部分对着下面的连接段(14)，用于将链环件(8)连接在车身结构(K)上。

6.按权利要求4或5所述的立柱，其特征在于，至少一个连接板材件(3)的两个连接面(6)和固定面(12)以及链环件(8)分配给连接板材件(3)的连接段(10、11)至少部分重叠设置。

7.按权利要求4-5之一所述的立柱，其特征在于，结构件包括一个与外部轮廓配合用于容纳侧窗玻璃(S)的内部开口(15)。

8.按权利要求1-7之一所述的立柱，其特征在于，空心型材(2)具有横截面纵轴线(a)对着横截面纵向的长条横截面形状以及横截面纵轴线(a)在车身结构(K)的A柱(1、1l、1r)装入位置上至少基本对着由车身结构(K)限制的内部空间(IR)上一个驾驶员所具有的位置。

9.按权利要求1-8之一所述的立柱，其特征在于，用于覆盖空心型材(2)装入位置上的内部覆盖件(18)具有一个长条基本U形并具有两个覆盖臂(19)的横截面和一个对着横截面纵向的横截面纵轴线(b)。

10.按权利要求3-9之一所述的立柱，其特征在于，空心型材(2)具有用于风挡玻璃(W)侧面容纳边缘段(21)的第一容纳段(20)和第一容纳段(20)通过一个圆周段并在空心型材(2)的纵向上延伸以及与风挡玻璃(W)容纳边缘段(21)的形状相应展平。

11.按权利要求10所述的立柱，其特征在于，空心型材(2)具有用于侧窗玻璃(S)侧面容纳边缘段(23)圆周上与第一容纳段(20)相距的第二容纳段(22)和第二容纳段(22)通过一个圆周段并在空心型材(2)的纵向上延伸以及与侧窗玻璃(S)容纳边缘段(23)的形状相应展平。

12.按权利要求1-11之一所述的立柱，其特征在于，空心型材(2)借助液压成形或者内部高压变形(IHU)成型。

13.按权利要求8-12之一所述的立柱，其特征在于，具有用于覆盖空心型材(2)装入位置上的外部覆盖件(26)，其在容纳边缘段(21、23)的A柱(1、1l、1r)以及风挡玻璃(W)和侧窗玻璃(S)的装入位置上侧面并从外面从玻璃(S、W)凸起。

14.用于安装和用于将按权利要求1-13之一所述的A柱(1、1l、1r)装入汽车车身结构(K)的方法，其中，A柱(1、1l、1r)包括一个空心型材(2)和两个连接板材件(3)，用于将A柱(1、1l、1r)与车身结构(K)连接，具有以下方法步骤：

准备空心型材(2)和连接板材件(3)，

将空心型材(2)的端段与各自一个连接板材件(3)通过WIG焊接、钎焊或者粘接连接，

将连接板材件(3)与相邻的车身结构(K)通过点焊连接。

15.按权利要求14所述的方法，其中，连接板具有各自一个用于空心型材(2)的插接容纳处，其特征在于，空心型材(2)在其与连接板材件(3)连接之前端面插入空心型材容纳处(5)内。

16.按权利要求14或15所述的方法，其中，A柱(1、1l、1r)具有用于连接两个连接板材件(3)的链环件(8)，其特征在于，连接板材件(3)在其与空心型材(2)连接之后在构成连接板(9)的情况下通过链环件(8)相互固定连接。

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