用于车辆的车身结构的制作方法

本发明涉及一种用于交通运输工具尤其是车辆的车身结构，其具有至少一个在车辆横向上侧向限定车顶的车顶框架纵梁，该车顶框架纵梁在横截面中构造为三构件式，即具有形成在横截面中封闭的空心型材的车外型材件和车内型材件，并且具有遮盖所述车外型材件的蒙皮件，其中，型材件和蒙皮件的边缘法兰在至少一个法兰连接处彼此接合，其在侧向碰撞时形成在车辆纵向上延伸以及通过拉力加载的载荷路径。

背景技术：

在双轮辙汽车中，车顶通常具有承载车顶外板的车顶框架，该车顶框架由侧向的车顶框架纵梁以及车顶框架横梁构成。

由专利文献DE 10 2010 044 603 A1已知按照本发明所述类型的车身结构。所述车身结构具备一个在车辆横向上侧面限定车顶的车顶框架纵梁，该纵梁在横截面上由三部分组成，即具有共同形成在横截面中封闭的空心型材的车外型材件和车内型材件，并且具有遮盖所述车外型材件的蒙皮件。两个型材件和蒙皮件分别在上部车内法兰连接和下部车外法兰连接处相互接合。

在立柱(Pfahl)侧向碰撞时，车顶框架纵梁的内部和外部法兰连接会产生沿车辆纵向延伸的高应力载荷路径。在此，车辆内部法兰连接将承受较大拉力，而车外法兰连接则承载压力。

尤其在面对含有全景天窗结构的车顶系统时，车辆内部法兰连接在有限的可供使用的结构空间方面相应设计得较小，然而这在面对立柱侧向碰撞时导致开裂危险。此外，由于车顶框架的螺栓连接的局部剪切(Ausschnitt)，可能提高车辆内部法兰连接处的开裂风险，尤其是当车顶框架纵梁的型材件采用延展性降低的热成型材料时更会出现这种情况，这可能导致车顶框架纵梁在受到拉力加载的车辆内部法兰连接处断裂。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于车辆的车身结构，其以简单的方式减少车顶框架纵梁的开裂风险，尤其是在立柱侧向碰撞事故中的开裂风险。

所述技术问题按照本发明通过一种用于双轮辙车辆(zweispuriges Fahrzeug)的车身结构解决，其具有至少一个在车辆横向上侧向限定车顶的车顶框架纵梁，该车顶框架纵梁在横截面中构造为三构件式，即具有形成在横截面中封闭的空心型材的车外型材件(Profilteil)和车内型材件(fahrzeuginneren Profilteil)，并且具有遮盖所述车外型材件的蒙皮件，其中，型材件和蒙皮件的边缘法兰在至少一个法兰连接处彼此接合，其在侧向碰撞时形成在车辆纵向上延伸以及通过拉力加载的载荷路径，按照本发明，为降低在侧向碰撞中存在的法兰连接处的开裂风险，在空心型材中布置至少一个嵌入式部件，并且所述嵌入式部件至少在侧向碰撞中贴靠型材件的沿车辆横向相互对置的壁区段并且提供载荷路径，其沿车辆高度方向或者说竖直方向与法兰连接间隔一段净高。

本发明基于以下事实：当受到立柱侧向碰撞时，车顶框架纵梁的内部法兰连接将承受非常高的拉力作用，而与之相邻的车内型材件的壁区段只承载极具减小的拉力。在此背景下，在车顶框架纵梁的空心型材中布置至少一个嵌入式部件。嵌入式部件设计为，使得其至少在柱侧向碰撞时与相对置的型材件壁区段相互贴靠。由此提供在沿车辆横向彼此相对的型材件壁区段之间延伸的附加载荷路径。嵌入式部件布置为，使得附加载荷路径沿车辆高度方向与受拉力加载的法兰连接间隔一段净高。相应地，嵌入式元件与侧向碰撞时受拉力载荷的法兰连接也间隔净高。

在发生立柱侧向碰撞时，嵌入式部件可作为内外型材件之间的阻挡件。以此减少了空心型材横截面的局部缩陷，相应地减少了在碰撞安全性方面不利的车顶框架变形。工作原理的关键在于，嵌入式部件有针对性地只支撑在车辆内部型材件的下部区域上，即保持上述相对于受拉力加载的法兰连接的净高。

而上述工作原理中可能没有顾及(greifen)这种情况，即嵌入式部件连续地封闭车顶框架纵梁的空心型材，这意味着该嵌入式部件不仅支承在车辆内部型材件的下部区域上，而且也支承在上部区域上。在这种情况下，有撕裂危险的受到拉力加载的法兰又更强烈地压入拉力区并且又提高了法兰连接中的拉力水平。

在一个车顶框架纵梁的技术方案中，可将型材件和蒙皮件在沿车辆高度方向的上部车内法兰连接和下部的车外法兰连接处相互接合在一起。在立柱侧向碰撞中，车内的法兰连接将产生拉力加载的载荷路径，而车外法兰连接将产生压力加载的载荷路径。为了卸减拉力加载的上部法兰连接的负荷有利的是，嵌入式部件与上部法兰连接间隔净高以形成敞开的上部空心型材区段。当嵌入式部件完全封闭车顶框架纵梁的下部空心型材区段时，可有利地在立柱侧向碰撞过程中有效卸减车内法兰连接的拉力。以这样的方式，在侧向撞击时在封闭的下部空心型材区段中形成有效的阻挡，通过其能够在部分按照力地跨接车内法兰连接的情况下将碰撞力引导至车身结构中。

在构件刚性的车身结构方面，车外型材件在截面中可采用壳形结构，即具有车外顶部(Scheitelstelle)及由之向车内凸起(hochgezogen)的上部和下部侧面(Seitenflanken)。它们分别在上部车内法兰连接及下部车外法兰连接处与大致处于垂直状态的型材件接合。关于上述纵梁的几何形状，车外型材件的下部侧面和车内型材件大致呈V形地向下聚拢相交(zusammenlaufen)。

嵌入式部件(Einlegerteil)可优选连接在车外型材件的下部侧面上。同时，该嵌入式部件在制造工艺上可有利地选用金属板材部件，尤其是钢质板材部件。在该金属板材部件上可设计压槽以进一步加固。在立柱侧向碰撞中，为了运行可靠的力传导，这些压槽可在车辆纵向上间隔分布且连续地在彼此对置的板材部件边缘之间延伸。

如前所述，在立柱侧向碰撞中，可通过嵌入式部件提供附加的载荷路径，该附加载荷路径在车顶框架纵梁的两个法兰连接之间延伸。在向车辆内部毫无问题地力传递方面有利的是，板材部件边缘分别贴靠车外型材件的上部侧面及车内型材件的壁区段。

上述和/或下文提及的本发明的优选设计方案和扩展设计除了例如明确相关性或者不可兼容的替代性方案的情况，均能够单独地或者随机组合地进行应用。

附图说明

以下根据附图进一步阐述本发明及其优选的设计方案和扩展设计及其优点。在附图中：

图1以侧视图示出双轮辙车辆，其具有隐约示出的立柱界限以模拟立柱侧面碰撞的情况；

图2以立体剖视图示出车顶框架纵梁的结构；

图3示出车顶框架纵梁的侧面剖视图；

图4示出单独的嵌入式部件；并且

图5示出当发生立柱侧向碰撞时图3的相应视图。

具体实施方式

图1展示了双轮辙汽车的侧面视图，具有隐约示出的立柱界限1，借助于它模拟立柱侧向碰撞的情形。在这种碰撞模拟中，沿车辆纵向x观察，立柱界限1直接在车辆B柱3之前撞在车顶框架纵梁5及前部车门7上。车顶框架纵梁5是车顶框架的组成部件，该车顶框架主要由车顶框架纵梁5以及图中未显示的车顶框架横梁组成。

车顶框架纵梁5的结构在图2和图3中显示。车顶框架纵梁5在横截面中由三部分组成，即具有车外型材件13和车内型材件15，它们共同定义出在截面上封闭的空心型材17。此外，车顶框架纵梁5还具有蒙皮件(Auβenhautteil)19，该蒙皮件覆盖在车外型材件13上。型材件13、15及蒙皮件19的边缘法兰分别在位于上方的车内法兰连接21和位于下方的车外法兰连接23处接合。

如图3所示，车顶框架纵梁5的车外型材件13通过深冲工艺设计为壳形，即具有位于车体外部的壳底25以及由之往车内凸起的上部和下部侧面27、29。车外型材件13的两个侧面27、29在其边缘法兰处通过形成车内和车外的法兰连接21、23与大致垂直定向的车内型材件15相互接合。车外型材件13的下部侧面29和车内型材件15的垂直壁区段31在此接近V形地向下聚拢相交。

如图2和图3所示，在车外型材件13的下部侧面29上固定有嵌入式部件33(比如借助未显示的焊点)。图4中单独显示了嵌入式部件33。该嵌入式部件33示例性地是钢质板材部件，并且在其中成型压槽35。所述压槽35在车辆纵向x上间隔排布，并且在车辆横向y上连续地在相互对置的板材部件边缘37、39之间延伸。相应地，板材部件边缘37、39的棱边几何形状并不是直线形，而是构成波浪形的压槽几何结构。以此有利地增大了嵌入式部件33在车内型材件15的壁区段31上和在车外型材件13的壳底25上的支撑基础。

在图3显示的安装位置中，嵌入式部件33通过隐约显示的焊点固定在车外型材件13的下部侧面29上。彼此相对的板材部件边缘37、39在此直接与车外型材件13的壳底25及车内型材件15的壁区段31相接触或者说贴靠。如图3，嵌入式部件33与车内上部法兰连接21以一段净高(lichte)Δz相互间隔，即形成在横截面中敞开的空心型材区段43(参见图3)。与之相对，位于下部的空心型材区段45被嵌入式部件33所覆盖并且因此保持完全封闭。

如果必要的话，嵌入式部件33的车内板材部件边缘37可与车内型材件15的壁区段31粘接，以确保在车辆运行期间不会有嘎嘎的噪声。

在立柱侧向碰撞F_A时，内部和外部法兰连接21、23形成分别在车辆纵向x上延伸的载荷路径L_内、L_外。沿车内法兰连接21的内部载荷路径L_内会受到沿车辆纵向x定向的拉力的加载，而车外载荷路径L_外沿车外法兰连接23由压力加载。

必要时在车内法兰连接21上的用于车顶栏杆螺栓连接的局部切口(Ausschnitt)可能在立柱侧向碰撞中导致拉力流的扰动，致使车内法兰连接21处存在开裂的风险。通过嵌入式部件33则可降低上述撕裂风险。在立柱侧向碰撞中，嵌入式部件33将形成附加的载荷路径L_y(参见图5)，该载荷路径在车辆垂直方向z上与车内法兰连接21间隔一段净高Δz。通过这样的方式减少了车内法兰连接21的负载，从而减小了车内法兰连接21的开裂风险。在附加的载荷路径L_y中，通过嵌入式部件33在卸减车内法兰连接21的负载的情况下直接将力导入车内型材件15的限定空心型材17的壁区段31。