专利名称：用于机动车辆的双单元车身边梁的制作方法
技术领域：
本发明涉及机动车辆的车架，尤其涉及一种用于提高车辆的车顶构件
强度，特别是用于无中间B柱结构的车辆的车身边梁结构。
背景技术：
机动车辆的车架支承驾驶室，并且车架包括车顶，车顶由通常被称为 立柱的基本垂直的部件支承。对于某些车辆，车顶通常由前柱和后柱支承， 前柱和后柱也被叫做"A柱"和"B柱"。其它的车辆结构可以包括前柱 和后柱，以及位于前柱和后柱之间的支承柱，在这种情况下，前柱和后柱 被称为"A柱"和"C柱"，前柱和后柱之间的立柱被称为"B柱"。车辆 车架需要经受得住与车辆车顶强度相关的特定压力。车顶强度标准有助于 确定车辆车架的配置。机动车辆经常设计有这样的驾驶室，即驾驶室包括 后排乘客座椅和一组后门，后门可以铰接在后立柱上，而不是铰接在中间 B柱上，用以在前门和后门打开的时候在前柱和后柱之间提供无支架的跨 距。
这些不同的车架结构对汽车车架组件的设计具有直接的影响。无支承 的无支架跨距越长，例如在后门铰接于后面B柱的一些敞篷小型载货卡车 上就可以看到，为了满足车顶强度的需要，支承那些必定转移至车架组件 上的负重的挑战就会越大。同样地，无支承的车顶跨距越长，必然会增加 施加到车辆、如敞篷小型载货卡车的驾驶室后柱基座上的力矩。
形成机动车辆车身侧面结构的车架组件的公知设计策略是，通过对 金属板的冲压和弯曲来制造这些组件，从而形成具有基本均一横截面的单 个车架组件，该横截面与公知制造工艺相符。各个组件的横截面结构的大 小和形状由该组件处于最大标称载重点时所需要的强度来决定。几年来，
5为了减轻各个车架组件的重量，降低产品成本，同时保持所需要的强度参 数，人们在改良横截面形状和金属板厚度上作出了诸多努力。然而，保持 单个车架组件的基本均一的大小和形状会导致某一部分或某一组件的重 量超出所需承载的重量。
因此，需要为汽车提供一种在不实质增加车身边梁重量的情况下，能 够承载其遇到的所需载重的车身边梁结构。
发明内容
本发明的一个目的是，通过为机动车辆提供一种车身边梁结构，来克 服公知技术中的上述缺点，该车身边梁结构通过在传统制成的边梁部件上
附加c形槽得到了增强。
本发明的另一个目的是，在不借助于中间B柱支承的情况下，为汽车 提供一种能够承载施加在其上的负载的车身边梁结构。
本发明的一个特征是，所述车身边梁部件可以形成有C形槽，该C 形槽焊接在传统制成的车身边梁的侧面上，从而形成一个双单元边梁部 件。
本发明的一个优点是，在没有实质增加车身边梁部件重量的情况下， 所述双单元车身边梁结构增加了车身边梁的强度。
本发明的另一个优点是，所述C形槽能够设置为用于承载安装前楣部 件、车篷弓部件以及后楣部件所需的托架。
本发明的另一个优点是，所述车身边梁的运输包装没有实质增加。
本发明的另一个特征是，不需要整个空间车架结构来增加所述车身边 梁部件的强度。
本发明的另一个优点是，开放截面部件能够用许多不同的构型焊接在 闭合截面部件上。
本发明的再一个优点是，车身边梁能够用于承载前柱和后柱之间的补 偿载重，而不需要中间柱结构。本发明的再一个目的是，为机动车辆提供一种结构耐用、制造便宜、 维护方便、安装简单、使用简便有效的双单元车身边梁。
根据本发明，上述这些以及其它目的、特点和优点通过向机动车辆提 供一种形成双单元结构的车身边梁结构来实现。翻转的C形槽焊接在传统 车顶边梁部件的闭合截面处，使得该车身边梁部件变成能将载重转移至前
柱和后边角立柱，从而更不易于弯曲的较小部分。c形横截面结构带来了
很多制造上的好处，因为它的形状能够被制成提供安装托架和悬臂，用以 将前楣部件、车篷弓部件以及后楣部件安装在车身边梁部件上，而不用附 加单个成品来实现这一功能。从运输密度的角度来看，这种设计提供了最 好的结构，同时维持了较好的行李架密度，使得相对较直的部分能够相互 嵌套在一起，并且还能提供提高车顶性能所需的增强的截面强度。
在考虑了下面对本发明的详细说明，尤其是结合附图之后，本发明的
优点将变得显而易见，其中
图1是应用本发明原理的机动车辆的车身侧面车架结构的侧视图2是车身侧面车架结构第一实施例的局部透视图，用于展示各个管 状部件；
图3是车身侧面车架结构第二实施例的局部透视图，用于展示构成所 述车身侧面部件的多个管状部件的配置；
图4是应用本发明原理的车身边梁部件的另一可选实施例的局部透视 图，该车身边梁部件上安装有一个C形槽，从而形成双单元的车身边梁部 件；
图4A是图4所示车身边梁部件的截面图，用于展示第一焊接样式的 结构；
图4B是图4所示车身边梁部件的截面图，用于展示第二焊接样式的 结构；
图5是图4所示车身边梁部件的透视图，它具有固定到所述C形槽上的安装托架，该安装托架用于安装车篷弓部件从而形成用于车顶的车架；
图6是车身边梁部件另一可选实施例的局部透视图，它具有固定到主 车身边梁的闭合部的C形开放槽，该C形槽的设置与图4所示相反。
具体实施例方式
参照附图，可以看到用于机动车辆如敞篷小型载货卡车驾驶室的车身 侧面车架结构。为方便起见，使用左或右的参考标记，其通过站在车辆的 后面，面向车辆向前行驶的正常方向来确定的。车身侧面车架结构10包 括前柱12、后边角立柱13，和在所述前后柱12、 13之间延伸的车顶梁结 构15。驾驶室的车架10形成有在底板部件14和车顶结构15之间延伸的 基本垂直的前柱(或"A柱")12。后柱13使车身侧面车架结构10基本 形成直角形结构，并且后柱13用于通过铰链(未示出)安装前后门(未 示出)。正常情况下，前门铰接在前面的A柱12上，而后面的B柱可以 支承用于后门的铰链。在驾驶室上方，车顶结构15从车辆的右侧延伸至 车辆的左侧，在横向间隔的前柱12和后边角立柱13之间跨过。车辆的左 侧和右侧是实质上相同的相互对称的结构。
尽管图中只画出了一个后边角立柱13，但是每一个后边角立柱13都 成形为双单元结构，该双单元结构在申请日为2006年5月5日、申请号 为11/429096,同样正在审查中的美国专利申请中进行了描述，本申请通 过参考引用的方式将该美国专利申请的内容引用于此。优选的，车顶结构 15会按照一定方式与后边角立柱13相接合，该接合方式提供自后柱13 至车顶边梁16的平坦、完整的过渡。车顶边梁16向前延伸，并最终向前、 向下形成了前面的A柱12。
在图1至图3中，可以看到完整的车身边梁和横向部件的结构，前面 的A柱12与车顶边梁16整体形成。车身侧面结构10的组件优选采用管 状部件制成，这些组件包括优选从前面的A柱12延伸至后边角立柱13 的梁外管17、车顶楣梁19以及前车顶梁21。车顶楣梁19可以有前端20， 该前端20沿着梁外管17 —起延伸，从而形成前柱12。车顶楣梁19在前 柱12的顶端弯曲，从而形成楣部20a，该楣部20a横穿车顶结构15的前边缘从相对的车身侧面结构向相对的车顶楣梁(未示出)凸出。前车顶梁
21形成有前腿22，该前腿22沿着车顶结构15的前部紧贴车顶楣梁19的 后方延伸，并且向后弯曲成前柱12顶部的侧部23，并沿着梁外管17向后 边角立柱13的方向延伸。当相应的车身侧面车架部件在车顶结构15中部 被焊接到一起后，完整的车顶结构15就形成了。
图3所示的实施例中，车顶结构15需要来自车身侧面车架结构的附 加结构支承。在该具体实施例中，为了提供车顶结构15所需要的增强强 度，前车顶梁21被成形为U形，以使得后腿24与前腿22和侧部23整体 形成，同时，后腿24沿着与前腿22基本平行的方向延伸穿过所述车顶结 构15。后车顶梁25被用来完善车顶结构15。后车顶梁25形成有前腿27, 该前腿27位于前车顶梁21的后腿24的后面，同时该前腿27弯曲成紧贴 梁外管17的侧部29，并沿着梁外管17延伸至后柱13。
本领域技术人员可以看出由管状部件形成车身侧面车架组件，能够 在不降低强度的情况下，使车顶结构与车顶边梁16和前柱12整体形成。 邻接的管状梁外管17和车顶楣梁19的前部20形成具有内部加强连接板 18的坚固前柱12，该连接板18由管状部件的邻接壁形成，它用来增强前 柱部分的强度。此外，梁外管17可以是两英寸的管状部件，其从前柱12 的下端实质上均匀延伸至后柱13。同样地，梁外管还可以辊轧成型。管状 部件的该尺寸能够满足车顶边梁16的最小强度需要，当附加上其它管状 部件19、 21和25来支持梁外管17时，梁外管17的强度能够满足最大强 度需要。
与整体车身边梁和横向部件结构相关的一个问题是将整体车架部件 从制造地运送至进行车辆组装的工厂所需的运输包装。整体车顶车架10 需要有较大空着的空间的大运输包装，来容纳车身边梁部件16的纵向长 度和横撑架部件(如车顶前楣21)的横向宽度。图4至图6显示了一种可 选的车身边梁结构30，该结构能提供足够的强度来承载施加在前后柱12、 13之间的载重，而不需要容纳横向车架部件的大运输包装。
双单元车身边梁30包括第一闭合截面，即传统车身边梁32,该车身边梁32既可以是辊轧成型并焊接的部件，或者也可以通过液压成型工艺 制作而成，并且该车身边梁32接有优选为C形槽的第二开放截面部件35， 该部件35焊接在传统车身边梁32的侧面，从而形成双单元结构。C形槽 部件35最好形成有连接顶壁和底壁的侧壁36。 C形槽部件35与第一闭合 截面部件32焊接时，优选将第一车身边梁部件32的内壁33作为双单元 结构30的内部连接板进行放置，同时将C形槽部件35的侧壁36与内壁 33隔开。
在图4A所示的焊接样式中，每个顶壁和底壁都形成有短的折腿，该 折腿的方向与车顶边梁部件32的内壁33相平行，这样，在将C形槽35 焊接到车顶边梁部件32时，把这两个折腿与车顶边梁32的内壁33靠紧 放置，从而为随后形成的双单元结构30的内部连接板提供局部双层壁厚。 可选地，如图4B所示，C形槽35的顶壁和底壁可以简单地交迭在车顶边 梁部件32的顶壁和底壁上，并焊接在上面。最终结果是形成了强度极大 提高了的双单元车身边梁结构30，即使车辆车架在前后柱12、 13之间不 使用中柱(例如，后面铰接有后门的敞蓬小型载货卡车上即可发现这种结 构)，其强度也能够承载前后柱12、 13之间的增强载重。
图6所示是C形槽35的一个可选结构。通过将C形槽35的侧壁36 直接焊接到车顶边梁部件32的内壁33上，使随后形成的内部连接板全部 具有双层厚度，并且C形槽向内延伸的顶壁和底壁可以被安置用来容纳位 于C形槽顶壁和底壁之间的楣弓和其它横向部件，从而允许横向部件直接 焊接到C形槽上，而不需要用于连接横向部件的托架。
如图5所示，C形槽35的一个优选实施例可以形成有安装托架37， 该安装托架37是先焊接在C形槽35上，再焊接在第一车身边梁部件32 上的。安装托架37和其它相似的结构用于连接横撑架部件，如车篷弓部 件39 (代表性的示于图5中)以及前后楣。因此，双单元边梁结构30可 以在制造厂中悍接在一起，并附上托架37、而不是横向部件39—同进行 运输，横向组件39会在组装厂中通过紧固件或焊接的方式与托架37连接 在一起。双单元车身边梁结构30实质上纵向延伸，在不附着横撑架部件 的情况下，它会提供一个更加紧凑的运输包装。因此，从运输密度的角度来看，这种双单元车身边梁结构30的设计 提供了一种能在载重的情况下将载重转移给前后柱结构从而避免弯曲的 最好的结构，同时还保持了较好的行李架密度。为了运输目的，该双单元 车身边梁结构30能够使相对较直的车架组件(如车顶边梁部件、前后楣 部件和车顶车篷弓)相互嵌套在一起，同时，它还提供了一种能够为提高 车顶性能而获得增强截面强度的结构设计。
应当知道的是，所属技术领域的技术人员在阅读了上述公开内容后， 可以意识到对于己描述和图示的解释本发明性质的细节、材料、步骤和零 件设置的所能想到与作出的改变仍属于本发明的原理和范围。前面的描述 表示本发明的较佳实施例；然而，以该描述为基础的理念可以在其他实施 例中使用而不背离本发明的范围。
权利要求
1.一种机动车辆的车身侧面车架，具有前柱、与所述前柱纵向间隔并位于所述前柱后面的后柱、以及与所述前、后柱相互连接的车顶结构，所述车顶结构包括在所述前、后柱之间延伸的车顶边梁，其特征在于，所述车顶边梁由第一闭合截面部件和第二开放截面部件形成，所述第二开放截面部件固定在所述第一闭合截面部件的侧壁上形成双单元车顶边梁结构。
2. 根据权利要求1所述的车身侧面车架，其特征在于，所述第一闭合截面部件具有总体上为矩形的横截面，所述总体上为矩形的横截面具有外 侧壁和内侧壁，所述第二开放截面部件固定在所述内侧壁上。
3. 根据权利要求2所述的车身侧面车架，其特征在于，所述第二开放 截面部件为C形槽部件，该C形槽部件具有与顶壁和底壁相互连接的侧壁。
4. 根据权利要求3所述的车身侧面车架，其特征在于，所述C形槽 部件焊接在所述第一闭合截面部件的内壁上，使得所述C形槽部件的侧壁 与所述内侧壁相间隔。
5. 根据权利要求4所述的车身侧面车架，其特征在于，还包括至少一 个安装托架，所述安装托架安装在所述C形槽部件上，用于将横撑架部件 和所述双单元车顶边梁连接在一起。
6. 根据权利要求4所述的车身侧面车架，其特征在于，所述C形槽 的顶壁和底壁形成有折腿，所述折腿的方向与所述第一闭合截面的内侧壁 总体上相平行，当所述C形槽焊接在所述第一闭合截面部件的内侧壁上 时，所述折腿为所述内侧壁提供局部双层厚度。
7. 根据权利要求3所述的车身侧面车架，其特征在于，所述C形槽 部件焊接在所述第一闭合截面部件的内壁上，使得所述C形槽部件的侧壁 与所述内侧壁相连接。
8. —种用于机动车辆的车身侧面结构，其特征在于，包括车顶边梁，所述车顶边梁由第一闭合截面部件和第二开放截面部件形 成，所述第二开放截面部件固定在所述第一闭合截面部件上形成具有三个 总体上垂直的侧壁的双单元车顶边梁部件。
9. 根据权利要求8所述的车身侧面结构，其特征在于，所述第一闭合截面部件具有总体上为矩形的横截面，所述总体上为矩形的橫截面具有外 侧壁和内侧壁，所述第二开放截面部件固定在所述内侧壁上。
10. 根据权利要求9所述的车身侧面结构，其特征在于，所述第二开 放截面部件为C形槽部件，该C形槽部件具有与顶壁和底壁相互连接的 侧壁。
11. 根据权利要求IO所述的车身侧面结构，其特征在于，所述C形 槽部件焊接在所述第一闭合截面部件的内壁上，使得所述C形槽部件的侧 壁与所述内侧壁相间隔。
12. 根据权利要求11所述的车身侧面架构，其特征在于，还包括至少 一个安装托架，所述安装托架安装在所述C形槽部件上，用于将横撑架部 件和所述双单元车顶边梁连接在一起。
13. 根据权利要求12所述的车身侧面结构，其特征在于，所述C形 槽的顶壁和底壁形成有折腿，所述折腿的方向与所述第一闭合截面部件的 内侧壁总体上相平行，当所述C形槽焊接在所述第一闭合截面部件的内侧 壁上时，所述折腿为所述内侧壁提供局部双层厚度。
14. 根据权利要求10所述的车身侧面结构，其特征在于，所述C形 槽部件焊接在所述第一闭合截面部件的内壁上，使得所述C形槽部件的侧 壁与所述内侧壁相连接。
15. —种汽车侧面车身结构，其特征在于，包括双单元车身边梁，所述双单元车身边梁从后柱向前延伸，形成与所述 后柱相间隔的前柱，并且所述双单元车身边梁上至少固定有一个安装托 架；以及至少一个横撑架部件，所述横撑架部件固定在相应的安装托架上并横 向延伸至所述双单元车身边梁。
16. 根据权利要求15所述的汽车侧面车身结构，其特征在于，所述双单元车身边梁包括第一闭合截面部件，所述第一闭合截面部件具有外侧壁和内侧壁；以及第二开放截面部件，所述第二开放截面部件具有与顶壁和底壁相互连 接的侧壁，所述第二开放截面部件固定在所述第一闭合截面部件上。
17. 根据权利要求16所述的汽车侧面车身结构，其特征在于，所述第 二闭合截面部件固定在所述第一闭合截面部件的内侧壁上，使得所述侧壁 与所述内侧壁相间隔。
18. 根据权利要求17所述的汽车侧面车身结构，其特征在于，所述第二开放截面部件上固定有至少一个托架。
19. 根据权利要求18所述的汽车侧面车身结构，其特征在于，所述第 一闭合截面部件具有总体上为矩形的横截面，所述第二开放截面部件为C 形槽部件。
20. 根据权利要求19所述的汽车侧面车身结构，其特征在于，所述C 形槽部件的顶壁和底壁形成有折腿，所述折腿与所述第一闭合截面部件的 内侧壁总体上相平行，当所述C形槽焊接在所述第一闭合截面部件的内侧 壁上时，所述折腿为所述内侧壁提供局部双层厚度。
全文摘要
一种用于机动车辆的车身边梁结构，形成以双单元结构。翻转的C形槽焊接在传统车顶边梁部件的闭合截面处，使得该车身边梁部件变为能将载重转移到前柱和后边角立柱上，从而不易于弯曲的较小部分。C形横截面的结构带来了制造上的好处，因为它的形状能够被制成提供安装托架和悬臂，用以将前楣部件、车篷弓部件以及后楣部件安装在车身边梁部件上，从而不用附加单个成品来实现这一功能。从运输密度的角度来看，这种设计提供了最好的结构，同时维持了较好的行李架密度，使得相对较直的部分能够嵌套在一起，并且还能提供提高车顶性能所需的增强的截面强度。
文档编号B62D25/00GK101638109SQ20091015207
公开日2010年2月3日 申请日期2009年7月28日 优先权日2008年7月29日
发明者勒乌·拉特苏斯, 希克马特·F·马哈穆德, 弗兰克·J·戴依, 格里高利·S·弗雷德里克, 约翰·T·里德 申请人:福特汽车公司