用于车辆的车身结构
阅读说明：本技术 用于车辆的车身结构 (Vehicle body structure for vehicle ) 是由 M·格劳尔 J·科德斯 W·加斯曼 于 2019-06-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于车辆的车身结构,带有车身柱(3)、尤其B柱,其由车辆内部的板材内部件(9)和由车辆外部的板材外部件(11)来构建,它们形成带有在车辆竖向(z)上伸延的在横截面中闭合的空心型材(13)的空心支架(12),其中,在车身柱(3)的板材内部件(9)处可装配安全带系统(19)的功能元件(20,21,23)。根据本发明,板材内部件(9)是与车辆车身(50)分离的预装配单元(VW)的组成部分,安全带系统(19)的功能元件(20,21,23,24)和/或柱挡衬(17)预装配在预装配单元处。预装配单元(VW)在组装过程步骤(ZSB)中可接合到板材外部件(11)的至少一个柱侧的连结部位(S)处。(The invention relates to a body structure for a vehicle, comprising a body pillar (3), in particular a B-pillar, which is formed from an inner sheet metal part (9) inside the vehicle and from an outer sheet metal part (11) outside the vehicle and which forms a hollow carrier (12) with a hollow profile (13) extending in the vehicle vertical direction (z) and closed in cross section, wherein functional elements (20,21,23) of a safety belt system (19) can be fitted to the inner sheet metal part (9) of the body pillar (3). According to the invention, the inner sheet metal part (9) is a component of a pre-assembly unit (VW) that is separate from the vehicle body (50), at which the functional elements (20,21,23,24) of the safety belt system (19) and/or the pillar lining (17) are pre-assembled. The pre-assembly unit (VW) can be joined to the at least one column-side connecting point (S) of the sheet metal outer part (11) in an assembly process step (ZSB).)
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于车辆的车身结构以及一种根据权利要求10的用于组装这样的车身结构的方法。
背景技术
机动车的B柱在竖直方向上在车辆的车顶结构与侧门槛之间延伸。B柱一方面用于加固车辆车身的侧面结构。另一方面在B柱中装配有附装件(Anbauteil)，例如带反应器(Gurtreaktor)等。此外，B柱限制机动车的前门上车(Einstieg)和必要时后门上车。为了提高在侧面碰撞情况中的侧面碰撞强度，在B柱的空心型材中集成有强化板件，其抵抗B柱的由事故引起的变形进入车辆内部空间中。
这种类型的车身柱、尤其B柱由车辆内部的板材内部件(Blechinnenteil)和由车辆外部的板材外部件(Blechaussenteil)来构建，由此形成带有在车辆竖向上伸延的以及在横截面中闭合的空心型材的空心支架。在车身柱的板材内部件处可装配安全带系统的功能元件和/或柱挡衬(Saeulenverkleidung)。
在传统的装配顺序中，将车辆内部的板材内部件经由激光和/或点焊焊接在已安装在车辆车身中的车辆外部的板材外部件的接合法兰处。将组装的车辆车身输送给涂漆过程步骤。在涂漆过程步骤之后将车辆车身输送给装配线，装配线具有在生产方向上依次布置的工位，在其中相应装配安全带系统的部件(例如带反应器、带转向部(Gurtumlenkung)、带高度调节部、带端扣(Gurtendbeschlag)等)以及柱挡衬。带部件的装配以手动安装(Handeinbau)进行。为了手动安装，工人以在人类工程学上不利的身体姿势处于车辆车身的车辆内部空间中。因此，该装配对于工人来说与提高的工作耗费相联系以及在人类工程学上不利。
由文件WO 01/70557 A1已知一种用于装配在车辆结构处的结构元件，在其中B柱具有承载的支架元件，在其处可装配挡衬件以及安全带系统的功能元件。由文件EP 1 265777 B1已知一种用于装配在车辆结构处的结构元件。由文件EP 1 316 484 A1和由文件EP0 730 536 B1已知用于车辆的另外的车身结构。由文件DE 10 2007 045 143 A1已知一种加工-或生产设备。由文件DE 101 60 885 A1已知一种用于制造车辆车身的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于车辆的车身结构以及一种用于制造这样的车身结构的方法，其与现有技术相比以减少的生产时间实现以及对于在车辆制造工厂中的工人来说在人类工程学上更有利。
该目的通过权利要求1或10的特征来实现。本发明的优选的改进方案在从属权利要求中公开。
根据本发明，安全带系统的功能元件以及柱挡衬的装配不再在已组装完成的车身柱中进行。而是根据权利要求1的特征部分将板材内部件维持为与车辆车身分离的预装配单元，安全带系统的部件和/或柱挡衬已预装配在其处。将带有已预装配在其处的部件和/或柱挡衬的板材内部件在组装过程步骤中附装在已安装在车身结构中的、车辆外部的板材外部件的柱侧的连结部位处。
接下来说明用于组装车身结构的过程链(Prozesskette)：相应地在过程技术上在上述组装过程步骤之前进行第一涂漆过程步骤，在其中给车辆车身涂漆，其中板材内部件还未装配在其处。独立于此地进行第二涂漆过程步骤，在其中将板材内部件作为单独的构件涂漆。接下来使涂漆的板材内部件在预装配过程步骤中装备有安全带系统的部件和/或有柱挡衬。带有预装配在其处的部件或柱挡衬的板材内部件形成预装配单元，其在组装过程步骤中被接合到车身柱的车身侧板材外部件处。
为了避免在接合过程中损坏板材内部件或车身侧的板材外部件的漆层，如果接合过程不是通过焊接连接、而是通过形状配合连接、更确切地说尤其螺旋连接(在其中将板材内部件旋拧到车身侧的板材外部件处)实现，是优选的。
板材外部件的构件几何结构可如下来实施：如此板材外部件可具有在车辆横向上车辆外部的型材底部(Profilboden)，其在(在车辆竖向上延伸的)型材棱边(Profilkante)处向车辆内部过渡到前型材侧翼(Profilflanke)中和到后型材侧翼中。向车辆前部的和/或向车辆后部的边缘法兰(Randflansch)可相应从这两个型材侧翼伸出。板材内部件可具有车辆内部的型材底部，其遮盖板材外部件的空心型材且在车辆纵向上向前和向车辆后部延长有至少一个可与板材外部件旋拧的旋拧法兰(Anschraubflansch)。
为了实现螺旋连接，板材内部件的旋拧法兰和板材外部件的型材侧翼中的一个能够以其螺旋孔(Schraubloch)彼此相叠对准。螺栓(Schraubbolzen)可被引导通过这两个螺旋孔。其旋拧轴线可优选地大约在车辆纵向上取向，从而旋拧过程在生产技术上有利地在车辆纵向上进行。与此相对，板材外部件的边缘法兰可相对于板材内部件无连结且必要时承担其他功能。为了实现上述螺旋连接，在板材内部件的旋拧法兰处可焊接有焊接螺母，利用其可旋拧螺栓。在该情况中，板材外部件-型材侧翼和板材内部件-旋拧法兰可在螺栓的栓头与焊接螺母之间张紧。这样的螺旋连接可相应(彼此独立地)提供在前面的板材外部件-型材侧翼处和在后面的板材外部件-型材侧翼处。
在侧面碰撞情况中力传入面向碰撞的车身柱中，在其中其车辆前部的型材侧翼以向车辆前部作用的拉力而车辆后部的型材侧翼以向车辆后部作用的拉力受载。因此在侧面碰撞情况中存在该风险，即车身柱塌陷，也就是说车身柱的空心型材在车辆纵向上向前和向后扩展，由此车身柱的结构完整性可在碰撞过程中受损害。
在上述侧面碰撞情况中，车身柱的板材内部件作为在车辆纵向上的牵拉带(Zugband)起作用，由此可在碰撞进程中维持车身柱的结构完整性。为了进一步强化，车身柱可具有附加的、在车身竖向上伸延的强化板件，其布置在车身柱的闭合的空心型材中。此外，车身柱可具有至少一个强化螺栓，至少车身侧的板材外部件的车辆前部的型材侧翼和车辆后部的型材侧翼借助于强化螺栓相互张紧。强化螺栓可在侧面碰撞情况中同样作为牵拉带起作用且优选地以其纵轴线在车辆纵向上延伸。在该情况中，在板材外部件的前型材侧翼处和在后型材侧翼处并且必要时在板材内部件-旋拧法兰处可构造有螺旋孔，其在车辆纵向上彼此对准。强化螺栓可引导通过这两个螺旋孔且在型材侧翼外侧与螺母张紧。
附图说明
接下来根据附图来说明本发明的实施例，其中：
图1以带有部分剖切的侧视图示出了双轨迹车辆，
图2示出了以从车辆内部空间出发的观察方向对B柱的放大的侧剖视图，
图3a单独示出了B柱的空心支架，也就是说其中拆卸了预装配单元，
图3b单独示出了B柱的预装配单元，也就是说不带B柱的空心支架，
图4和图5相应示出了穿过B柱的剖示图，
图6至图9相应示出了图示，根据其来说明用于装配B柱的装配顺序，
图10以相应于图5的视图示出了本发明的第二实施例，
图11示出了相应于图3的视图，在其中突出了B柱的不同连结区域，
图12和图13示出了视图，根据其来说明定位辅助，以及
图14以相应于图5的视图示出了另一实施例。
具体实施方式
在图1中示出了机动车，在其中在车辆纵向x上在中间的车辆区域中以部分剖切突出了车辆车身的侧壁组件。车辆车身具有侧门槛1。侧壁组件的B柱3在车辆纵向x上布置在A柱5之后并且在车辆竖向z上将门槛1与车辆车身的车顶结构7连接。B柱3一方面用于加固车辆车身而另一方面用于容纳附装件，例如卷带器(Gurtaufroller)等。
在图2中，在B柱3的虚线所示的板材空心支架12处装配有柱挡衬17以及安全带系统19。安全带系统19在图2中具有用于安全带25的底部侧的带端扣(Endbeschlag)21、带转向器(Gurtumlenker)24(图3b)以及卷带器23和高度可调的转向扣(Umlenkbeschlag)23。
本发明的核心在于B柱3的空心支架12的板材内部件9是与车辆车身50(图1或图9)分离的预装配单元VM的组成部分，如其在图3b中所示。在预装配单元VM中可预装配上述带功能元件20,21,23,24以及柱挡衬17。将如此形成的预装配单元VM在组装过程步骤ZSB(图9)中接合到安装在车辆车身50中的板材外部件11处。
接下来根据图2至图5来说明B柱3的构造。因此，B柱在图2或图3中具有已提及的空心支架12。其根据图4或图5由车辆内部的板材内部件9和车辆外部的板材外部件11来构建。由板材内部件9和由板材外部件11所形成的空心支架12限制在车辆竖向z上伸延的以及在横截面中大致闭合的空心型材13。在空心型材13内，强化板件15在车辆竖向z上延伸。在板材内部件9中根据图3构造有装配开口6,8，在其中可相应定位带收缩器(Gurtretrakter)20和带转向器24。此外，板材内部件9在图3a中具有装配面10用于安装高度可调的带转向器23。
如从图4或图5进一步得出的那样，B柱3的板材外部件11构造有在车辆横向y上车辆外部的型材底部27，其在型材棱边29处向车辆内部相应过渡到前型材侧翼31中和到后型材侧翼33中。边缘法兰35从这两个型材侧翼31,33相应向车辆前部和向车辆后部伸出。板材内部件9具有车辆内部的型材底部39，其遮盖空心型材13并且其在车辆纵向x上向前和车辆后部相应延长有旋拧法兰41。其在图4或图5中在螺旋连接部位S处与板材外部件11旋拧。螺旋连接S中的每个实施为双重旋拧(Doppelverschraubung)。
为了实现这样的螺旋连接S，板材内部件9的相应的旋拧法兰41以及板材外部件11的型材侧翼31,33中的一个以其螺旋孔43彼此相叠对准，亦即在中间放置强化板件15的情况下。由此形成三层结构(Dreilagenaufbau)，螺栓45引导通过其螺旋孔43。螺栓45的旋拧轴线在图4或图5中大约在车辆纵向x上取向。板材内部件9的旋拧法兰41在图4或图5中在中间放置强化板件15的情况下接合到这两个板材外部件-型材侧翼31,33的内侧处。与此相对，板材外部件11的边缘法兰35相对于板材内部件9无连结。
为了螺旋连接S，在内侧在板材内部件9的相应的旋拧法兰41处焊接有焊接螺母47，螺栓45与其旋拧。因此，在图4或图5中板材外部件-型材侧翼31、板材内部件-旋拧法兰41和强化板件15以三层结构在焊接螺母47与螺栓45的栓头(Bolzenkopf)之间相互张紧。
在图5中，板材内部件9的车辆内部的型材底部39从板材外部件11的这两个边缘法兰35向车辆内偏移了横向偏移Δy。以该方式在空心型材13内提供了增大的结构空间，以将带收缩器20定位在其中，如在图8中所示。
接下来根据图6至图9来说明用于组装在图2中所示的车身结构的装配顺序：因此，在图9中首先提供车辆车身50(还不带板材内部件9)。车辆车身50在第一涂漆过程步骤L1中被涂漆。与此分离地进行第二涂漆过程步骤L2，在其中将还未装备的板材内部件9作为单独的构件涂漆。在图9中，在第二涂漆过程步骤L2之后执行预装配过程步骤V。在预装配过程步骤V中将安全带系统19的功能元件连同柱挡衬17预装配在涂漆的板材内部件9处，亦即在形成在图3b中所示的预装配单元VM的情况下。在预装配之后，将板材内部件9在组装过程步骤ZSB中接合到车辆车身50处。该接合过程不是通过焊接连接、而是借助于在图4和图5中所示的螺旋连接S(也就是说双重旋拧)进行，从而避免损坏已涂漆的板材表面。
在图10中示出了根据第二实施例的B柱3。因此，为了在侧面碰撞情况中的强化，B柱3具有附加的强化螺栓49，借助于其使板材外部件11的车辆前部的型材侧翼31和车辆后部的型材侧翼33相互张紧。强化螺栓49以其纵轴线在车辆纵向x上对准地延伸。在板材外部件11的前面和后面的型材侧翼31,33处相应构造有螺旋孔51，强化螺栓49引导通过其。根据图9，强化螺栓49的栓头在外侧定位在后型材侧翼33的开口边缘区域上。此外，强化螺栓49以螺母53张紧，其在外侧置于后型材侧翼33的开口边缘区域上。强化螺栓49在图10中是螺旋连接S的组成部分，板材内部件9借助于该螺旋连接与板材外部件11旋拧。对此，强化螺栓49以其纵轴线在车辆纵向x上延伸，还通过板材内部件-旋拧法兰41的螺旋孔51。
板材内部件9在板材外部件11处的连结可根据碰撞要求在车辆竖向z上变化，如由图11所得出的那样。在图11中，B柱3的空心支架12划分成头部区段B1、中间区段B2和足部区段B3。板材内部件9在板材外部件11处的连结在这三个区段B1至B3中变化如下：如此在头部区段B1处的连结设计得特别牢固以便能够承受碰撞引起的带负载。中间区段B2应在侧面碰撞情况中遭受尽可能小的进入车辆内部空间中的侵入(Intrusion)。因此在中间区域B2中在下面提供特别强的连结强度，其朝向上减小。下面的足部区段B3应设计成使得在侧面碰撞情况中在消除碰撞能量的情况下变形发生在车辆乘客的座位面之下的区域中。因此，在足部区域B3中有意地减弱连结强度。在足部区域B3中这样的减弱的连结强度优选地通过利用贯通的螺栓49的固定来获得，如在图10中所示。其在侧面碰撞情况中如带有理论断裂部位(Sollbruchstelle)的铰链(Scharnier)那样起作用。
在图12和图13中示出了另一实施例，在其中板材内部件9和板材外部件11具有定位辅助P。借助于定位辅助P将板材内部件9位置正确地预定位在旋拧位置SP中(图13)，在其中可将板材内部件9在形成前述螺旋连接S的情况下旋拧在板材外部件11处。
定位辅助P在图12或图13中在板材外部件11的型材侧翼33处具有定位栓55，其从型材侧翼33的基面在车辆纵向x上伸出且具有扩宽的栓头57。其与板材外部件-型材侧翼33的基面间隔了净环形缝隙r。定位栓55与构造在旋拧法兰41中的定位滑槽(Positionierkulisse)49共同作用。定位滑槽49在图12中具有于(在车辆横向y上取向的)接合方向F上敞开的插入区段52，其逆着接合方向在弯曲处过渡到竖直的滑槽轨道53，其向车辆上部从插入区段52伸出了高度偏移Δz。在预定位时将板材内部件9首先以其插入区段52插入在栓头57与板材外部件-型材侧翼33的内表面之间的环形缝隙r中。接下来使板材内部件9在重力作用下向车辆下部移位(图13)，直到滑槽轨道53的上棱边59置于定位栓55上。环形缝隙r在此尺寸设定成大于内部件旋拧法兰41的板厚。
在图14中以相应于图5的视图示出了用于板材内部件9在B柱3处的旋拧连结的另一实施例。因此，在图14中带收缩器20装配在板材内部件9的装配开口6中。在高度可调的带转向器23两侧相应提供有螺旋连接S。这些螺旋连接S中的每个具有螺栓45，其在车辆横向y上取向且引导通过板材内部件9中的螺旋孔以及与固定在强化板件15处的焊接螺母47旋拧。因此，在图14中板材内部件9经由螺栓47直接与强化板件15旋拧。强化板件15又固定地连结在板材外部件11的内侧处。
附图标记清单
1 门槛
3 B柱
5 A柱
6 用于带转向器的装配开口
7 车顶结构
8 用于带收缩器的装配开口
9 板材内部件
10 装配面
11 板材外部件
13 空心型材
15 强化板件
17 柱挡衬
19 安全带系统
20 带收缩器
21 端扣
23 高度可调的转向扣
24 带转向器
25 安全带
27 型材底部
29 型材棱边
31 前型材侧翼
33 后型材侧翼
35 边缘法兰
39 板材内部件的型材底部
41 旋拧法兰
43 螺旋孔
45 螺栓
47 焊接螺母
49 强化螺栓
49 定位滑槽
50 车辆车身
51 螺旋孔
52 插入区域
53 滑槽轨道
55 定位栓
57 栓头
59 上棱边
r 环形缝隙
P 定位辅助
S 螺旋连接
C 夹持连接
L1,L2 涂漆过程步骤
ZSB 组装过程步骤
V 预装配过程步骤
FR 行驶方向
B1,B2,B3 B柱的区段
VM 预装配单元
F 接合方向。