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CN1655978A - 三维的结点结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车支承框架的三维结点结构及其制造方法。其中结点结构包括两个空心型材(1、2)，其中第一空心型材(1)具有至少一个平面的侧面，并且该第一空心型材沿其周边被切开，但留出一个位于所述平面的侧面中的接条(1c)，并绕该接条(1c)进行弯曲。第二空心型材(2)具有至少两个平面的侧面，并且以其贴紧通过切开和弯曲形成的第一空心型材(1)的各端(1a、1b)。两空心型材(1、2)在各端(1a、1b)的边缘区域(1d、1e、1f)材料接合地相互连接。

Description

三维的结点结构
本发明涉及一种由空心型材构成的汽车支承框架的三维结点结构及其制造方法。
已知各种结构形式的汽车支承框架的结点结构。在EP 0568 213B1中描述了一种三维的结点结构，其具有一连接件用以连接汽车支承框架的各个元件。该连接件包括一优选挤压而成的U形型材，其具有两个侧板和一个连接各侧板的腹板，其中装入一支承元件并与其粘接。在一侧板和腹板的外面固定基本上方形的附件，在其端面上可以安装其他的支承元件并且可与连接件粘结，从而结果是，各支承元件可以以紧凑的构造方式连接成一稳定的结点结构。但这种结构的缺点是，其为了各支承元件的连接需要一其他的连接件形式的构件，这不符合要求地提高了支承框架的总重。
EP 0 568 251 B1中描述了一种汽车的支承框架，其包括多个基于空心型材的部件。各空心型材经由不同型式的结点结构以平展的或成角度的位置，优选成直角的位置相互连接在一起。相互成直角设置的各型材的连接，例如在凸柱与车门槛之间的连接，经由一T形结点结构实现。按照这样的T形结点的一种结构形式，一具有矩形横截面的第一空心型材在其一端具有两个分别弯成90°的、对齐布置的横截面为C形的部段，在其上安装一第二空心型材并且可以与其焊接。三维的框架结构总是借助于二维构成的结点结构来实现，亦即在这种情况下不设置沿三个空间方向延伸的空心型材在一点的相互连接。
由DE 37 26 079 A1已知一种类似于T形结点的上述结构形式的结点结构。在该公开文本中描述了载货汽车、特别是公共汽车的门框架结构。这种结构的中心的构件是一T形结点结构用以连接两相互成直角的空心型材作为门框架的部件。在这种情况下一个空心型材在其面向另一型材的末端在对置的各表面上沿纵向方向裁切而形成两U形的连接件，其可变形到一要求的过渡形状并且贴靠在待连接的型材上。由于门框架涉及一纯二维的结构，因此在这种情况下也没有实现三维的结点结构。
最后，在由实际已知的应用中，利用内部高压成型技术(IHU)进行弯曲而获得的空心型材可用来制造三维结点结构，该成型技术由于没有焊接凸缘，所以在重量方面很有利。不过在这种情况下其已证明有问题的是，不可能低于一最小弯曲半径，从而一方面谈不到在具有受限制的结构空间的车身区域内的应用，而另一方面已存在的可减轻重量的潜力没有得到发挥。
因此本发明的目的在于，提供一种开头所述型式的结点结构，其不仅具有高刚度，同时还具有构造方式紧凑和重量轻的特征。
该目的借助于开头所述型式的结点结构这样来达到，即，结点结构包括两个空心型材，其中第一空心型材具有至少一个平面的侧面，并且该第一空心型材沿其周边被切开，但留出一个位于所述平面的侧面中的接条(连皮)，并绕该接条进行弯曲；第二空心型材具有至少两个平面的侧面，它们贴紧通过切开和弯曲形成的第一空心型材的相互转向的各端；其中两空心型材在第一空心型材的边缘区域内材料接合地相互连接成一体。
在这种情况下的特别优点是，通过第一空心型材的切开与随后的弯曲操作可以达到一比传统的借助于IHU制造的结点结构小得多的弯曲半径，其使结点结构可有很紧凑的并从而重量优化的构造方式。同时达到很高的刚度，因为第二空心型材贴紧第一空心型材的各端的侧壁作为第一空心型材的壁板加强结点结构。因此不再需要采用支承板等形式的附加的加强构件，这有助于得到有利于重量的构造方式。
在本发明的一实施形式中两空心型材的外形尽可能无间隙地彼此靠紧。借此改善在碰撞情况下作用到总支承框架上的力的分布，因此减小支承框架的单个部件的毁坏的危险。特别是避免发生点式的高峰载荷，因为各空心型材形锁合地彼此靠紧。这样的三维结合结构特别用于乘客室的区域内，从而在碰撞情况下对汽车乘客来说得到更好的保护。
按照本发明的另一实施形式，第一空心型材的相互转向的各端具有一凸出的边缘区域，其贴紧第二空心型材。这对于两空心型材的连接通过熔焊、钎焊或其他的连接方法形成可易于利用的连接区域。
如果结点结构用于汽车支承框架的特别受载的区域内，则合乎目的的是，在第一空心型材的边缘的区域内沿切割边(Trennschnitt)切出在整个边缘半径上延伸的、相当于边缘半径弯曲并对称于切割边的四角形切口。借此在相当大程度上避免在第一空心型材的相互转向的各端的角中产生载荷引起的(缺口)应力集中。在这方面已证明特别有利的是，切出的切口具有倒圆的角。在结点结构用于受载不大的汽车支承框架区域内时，在廉价制造的意义上可以省去这样的构造。
此外，上述目的通过一种本发明的结点结构的制造方法来达到，其包括下列步骤：
a)将具有至少一个平面的侧面的第一空心型材沿其周边切开，但留出一个位于所述平面的侧面中的接条；
b)绕位于该平面的侧面中的接条弯曲部分切开的第一空心型材；
c)将具有两个平面的侧面的第二空心型材以这些侧面连接到通过切开和弯曲形成的第一空心型材的相互转向的各端上；以及
d)将第二空心型材与第一空心型材在其边缘区域材料接合地相互连接。
通过第一空心型材的弯曲，三维的结点结构的几何形状可以适合于应用者的空间的预定要求，而无需过多的制造技术费用。在这种情况下第二空心型材的两平面的侧面之间的角度必须与弯曲角度相一致，以便使两空心型材可以尽可能无间隙地彼此靠紧。
按照方法的另一实施形式规定，在切开以前将第一空心型材沿其周边变形，而不包括位于平面的侧面中的接条，并且切割边从中心通过该变形部。因此借助分离过程可在第一空心型材的相互转向的各端上产生凸出的边缘区域，其平面地贴紧第二空心型材的各平面的侧面并且对于两空心型材的材料接合连接并从而也关于其承载能力形成有利的几何关系，其中所述变形部优选通过内部高压成型(Innenhochdruckformen)在第一空心型材内制出。
按照方法的另一有利的实施形式规定，通过激光束切割实现第一空心型材的切开。这能够得到精确的切开的边缘，借此也更便于两空心型材的材料接合连接。
各空心型材可以通过熔焊或钎焊相连接，其中激光束用于熔焊或钎焊再次证明是特别有利的。
以下借助示出一实施例的附图说明本发明。其中：
图1由空心型材构成的汽车支承框架的三维结点结构的透视图；
图2图1的结点结构的由图1中箭头A观察的俯视图；
图3图1的结点结构的由图1中箭头A观察的俯视图而略去了焊缝；
图4图1的结点结构按图2的线B-B截取的横剖面图；
图5a-e图1的结点结构的制造方法步骤。
图1中所示的三维结点结构包括两个空心型材1、2，其共同构成一三脚架的形式并且材料接合地相互连接成一体。第一空心型材1具有基本上方形横截面，并且沿其周边切开，但留出一个接条1c并绕该接条1c弯曲，从而形成两个相互转向的空心型材1的末端1a、1b。第二空心型材2具有等腰三角形形式的横截面并且以其侧面2a、2b贴紧第一空心型材的末端1a、1b。在这种情况下侧面2a、2b之间的角度相当于弯曲角度，从而侧面2a、2b尽可能无间隙地贴紧空心型材的末端1a、1b的端面。
空心型材1的两个末端1a、1b具有沿其切割边弯曲的边缘区域1d、1e、1f，其贴紧空心型材的侧面2a、2b。其中空心型材2的前端与末端1a、1b的弯曲的边缘区域1d近似齐平，由此产生所述的三脚架的形式。当然可设想越过空心型材1向外延长。空心型材1的两端1a、1b在其弯曲的边缘区域1d、1e、1f与第二空心型材的各侧面经由焊缝3a、3b、3c相连接。空心型材2的侧面2a、2b的共同边缘2c与空心型材1的接条1c经由焊缝3d相连接。
图2和3示出结点结构的俯视图，其中图3中为简明起见略去了焊缝的图示。
图5a-e示出结点结构的各个制造方法步骤。如图5a中所示，首先借助于内部高压成型在空心型材1的三面中沿其周边制出变形部1x。然后将空心型材1沿变形部1x的中心优选通过激光切割切开，但留出处在未变形的第四面中的一个接条1c(图5b)。在这种情况下这样引导切削工具，即在空心型材(1)的边缘区域内切出在整个边缘半径上延伸的、相当于边缘半径弯曲并对称于切割边的四角形切口。借此产生沿切割边凸出的边缘区域1d、1e、1f。随后将空心型材绕接条1c弯曲成弯曲角度α(图5c)。在下一步中将空心型材2以其侧面2a、2b连接到空心型材1的末端1a、1b上，其中两侧面2a、2b的夹角相当于弯曲角度α(图5d)，从而凸出的边缘区域1d、1e、1f全部贴紧侧面2a、2b。在图5e示出的最后一步中将空心型材1的末端1a、1b与空心型材2的侧面2a、2b在凸出的边缘区域1d、1e、1f焊接在一起。此外，将接条1c焊接于侧面2a、2b的共同边缘2c上。

Claims (11)

1.由空心型材构成的汽车支承框架的三维结点结构，其特征在于，所述结点结构包括两个空心型材(1、2)，其中第一空心型材(1)具有至少一个平面的侧面，并且该第一空心型材沿其周边被切开，但留出一个位于所述平面的侧面中的接条(1c)，并绕该接条进行弯曲；第二空心型材(2)具有至少两个平面的侧面，它们贴紧通过切开和弯曲形成的第一空心型材(1)的相互转向的各端(1a、1b)；其中两空心型材(1、2)在第一空心型材(1)的边缘区域(1d、1e、1f)材料接合地相互连接。
2.按照权利要求1所述的结点结构，其特征在于，两空心型材(1、2)的外形尽可能无间隙地彼此靠紧。
3.按照权利要求1或2所述的结点结构，其特征在于，第一空心型材(1)在其相互转向的各端(1a、1b)具有凸出的边缘区域(1d、1e、1f)，这些边缘区域贴紧第二空心型材(2)。
4.按照权利要求1至3之一项所述的结点结构，其特征在于，在第一空心型材(1)的边缘的区域内沿切割边切出在整个边缘半径上延伸的、相当于边缘半径弯曲并对称于切割边的四角形切口(1g)。
5.按照权利要求4所述的结点结构，其特征在于，切出的切口(1g)具有倒圆的角。
6.用于制造按照权利要求1所述的结点结构的方法，其特征在于有下列方法步骤：
a)将具有至少一个平面的侧面的第一空心型材(1)沿其周边切开，但留出一个位于所述平面的侧面中的接条(1c)；
b)绕位于该平面的侧面中的接条弯曲部分切开的第一空心型材(1)；
c)将具有两个平面的侧面的第二空心型材(2)以这些侧面(2a、2b)连接到通过切开和弯曲形成的第一空心型材(1)的相互转向的各端(1a、1b)上；
d)将第二空心型材(2)与第一空心型材(1)在其边缘区域(1d、1e、1f)材料接合地相互连接。
7.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，在切开以前将第一空心型材(1)沿其周边变形，而不包括位于平面的表面中的接条(1c)，并且切割边在中心通过该变形部(1x)。
8.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，变形部(1x)通过内部高压成型在第一空心型材(1)内制出。
9.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，通过激光束切割实现第一空心型材(1)的切开。
10.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，各空心型材(1、2)通过熔焊或钎焊相连接。
11.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，借助于激光束实现熔焊或钎焊。
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