专利名称：用于在车辆支承架中连接两个型材的节点结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种特别是在车辆支承架中用于连接两个型材的节点结构，其中第一型材具有至少两个平坦的平行侧面，而第二型材由两个平行且相对置的翼缘板以及至少一个将所述翼缘板连接起来的接板构成，其中所述翼缘板以其侧面端部突出所述接板并且以此突出部分构成成对平行的凸缘。
背景技术：
近些年以来，特别是在车辆制造中在新的轻量化设计的背景下空心型材即具有封闭横截面的型材又越来越多地得到应用。在此特别是这种由高强度和最高强度钢材制成的空心型材具有高的减重潜力。在使用这种空心型材时的核心问题是其通过连接节点的相互连接。
用于连接型材特别是空心型材的节点结构被人们熟知已经有很长的时间了。例如在欧洲专利文献EP 0 568 251 B1中描述了一种T形节点结构，用于将构成为具有矩形横截面的空心型材的横梁连接到侧门槛上。按照这种T形节点的一种实施方式，该横梁在其一个端部上沿纵向分开并且弯曲，因此形成两个各弯曲90°的相互齐平地布置的具有C形横截面的部段，侧门槛贴靠到其上并与之焊接。由此虽然可以实现具有较大连接区域的节点结构以及与之关联的高刚度，它还使得在车辆纵向上的公差补偿成为可能，但是这需要相对较高的制造技术费用，因为横梁端部需要单独加工。此外，在正面碰撞和尾部碰撞的情况下，也就是说力在纵向上传入到车辆支承架内时，会使焊缝裂开，由此横梁和侧门槛之间的连接完全松开并且车辆支承架失去很大一部分刚度。
在DE 196 53 509 A1中描述的车辆支承架中的节点结构基于一种具有至少两个连接管头的由钢板通过内高压成形(IHU)技术制造的节点元件。需要连接的空心型材插入到连接管头上并借助于焊接或者粘接固定。这虽然实现了两个或者多个型材的精确连接，其中通过插入深度的有限变化实现了一定的公差补偿。但是这种节点元件的制造只能以单独加工的方式进行并且因为IHU工艺而十分昂贵。
最后从实践中已知一种按前序部分所述的用于连接两个型材的节点结构，其中第二型材的连接翼缘板的接板相对翼缘板在长度上被截切(切短)，使得翼缘板的由此形成的端面侧的突出部分形锁合地包围成直角放置的第一型材。该借助于焊接连接固定的节点结构的优点同样是其高的刚度。但是在壁厚小并同时型材横截面大的情况下，在载荷作用下可能会引起弯拱效应或者引起通常设计成纵梁的第一型材的扭转，由此会显著降低节点结构的刚度。另外，第二型材端面侧的截切使得第二型材由于需要采取的中间加工而不能从连续的型材制造中获得，这会导致成本增加。作为后续截切(切短)的替代方案，第二型材也可以单独制造，但是这同样需要高的成本。
发明内容
因此本发明的目的在于，提供一种开头所述类型的节点结构，它实现了型材的高刚度的连接，其中应该如同使用直接从连续的制造过程中得到的型材的方案一样地保证型材的公差补偿。
该目的按照本发明用一种按照前序部分所述的节点结构通过下述方式得以实现，即所述第一型材在连接位置上具有一个空隙，第二型材在端面侧插入该空隙中，使得第一型材的限定所述空隙的相对置的端部的平行侧面形锁合地贴靠在第二型材的相对置的凸缘的内侧面上并与之连接。
按照本发明的节点结构构造简单，并因此无需大的制造技术费用就能制造。特别有利的是，第二型材可以直接从连续的制造中获得，并且只需按照用户的尺寸定长切断。因此与现有技术不同，不必在端面侧将接板截切。
按照本发明规定，第二型材插入到一个设置在第一型材的侧壁内的空隙中，使得第二型材的接板伸入到节点区域内。由此可以使连接节点具有特别高的刚度，因为插入的接板部段在第一型材受到纵向载荷时起隔板的作用，并且由此使节点加固。由此不仅在高载荷时抑制了型材的横截面改变，而且有效地阻碍了型材在节点区域中的扭转。
可以在两个尺寸上实现型材的公差补偿。这在第一型材的纵向上可以通过空隙宽度的变化以及通过插入的第二型材在垂直于插入方向上的位置的改变来实现，这样第一型材的端部相对于第二型材的接板设置成不同的间距。另一方面也可以实现在第二型材纵向上的公差补偿，即通过改变第二型材插入到设置在第一型材中的空隙内的插入深度来实现。
优选的是，第二型材是一种DAVEX型材。DAVEX型材在制造条件方面已经具有要求的具有侧面向外突出的平行凸缘的横截面几何形状。翼缘板和接板之间的厚度比可以相应于以后使用的载荷曲线很容易调整。例如与挤压型材不同的是，DAVEX型材也可以毫无问题地用高强度的或者最高强度的钢材制成。在此同样可以为翼缘板和接板分别使用不同的材料，因此在工作时可能特别承受载荷的翼缘板可以由一种高强度的材料制造，而承受很小载荷的接板可以用一种成本低廉的材料制造。
合乎目的的是，各型材通过焊接相互连接。作为这种焊接连接的具体方案提供一种直线焊缝，第二型材的平行凸缘的外边缘通过该直线焊缝与第一型材的形锁合地贴靠的侧面连接起来。通过这种直线焊缝实现了细长的接合线，该接合线又有助于节点结构的高刚度。
特别有利的是，按本发明的节点结构在车辆支承架中用作为型材件的连接节点。在此合乎目的的是，第一型材构成为车辆纵梁、特别是后面的车辆纵梁，而第二型材构成为车辆横梁。第二型材的翼缘板以其向外指向的凸缘提供了一个例如用于车辆底板零件的合适的支承面。
在尾部碰撞的情况下，其中一个大的力从端面侧传入到后纵梁内，由于存在伸入到第一型材中并将型材端部隔离的接板，节点在出现焊缝裂开时也不会失去其稳定性。
除了用于轿车支承架中以外，按本发明的节点结构也特别适用于公共汽车、商用车以及轨道车辆，因为它们大多数具有一个作为基本结构的梯形车架(Leiterrahmen，多横梁车架)。
如果第二型材是一种DAVEX型材，那么该型材特别适合作为车辆座椅支架，即作为其上可以拧上(轿车或者公共汽车中的)车辆座椅的横梁。在此充分利用了这样的事实，即例如由坐在车辆中的乘员垂直作用到翼缘板表面的载荷可以特别好地被DAVEX型材承接。
节点结构在关于设置在第一型材中的空隙方面的实施可以按不同的方式实现。例如根据第一种选择方案将第一型材在连接位置上完全分开。在这种方案中可以特别容易地实现沿第一型材纵向方向上的公差补偿。同样也可以使相互齐平地布置的型材半体略微横向错开。
根据一种改进方案，所述完全分开的第一型材的一个端部在远离第二型材的那侧具有一个突出部分，该端部通过该突出部分与第一型材的另一个端部连接。在这种方案中一方面可以实现沿第一型材纵向方向上的公差补偿。另一方面该节点结构通过所述一个型材端部的突出部分在第二型材沿其纵向方向受载时附加地得到保证。
根据本发明节点结构的另一个选择实施方式，所述第一型材在连接位置上不是完全地、而是除一个设置在远离第二型材的那侧的接板之外是分开的。因此第一型材与前述实施方式不同之处在于具有一个连续的(纤维)构造，由此提高了节点结构的疲劳强度。另外该节点结构通过保留的接板也可以在第二型材沿其纵向方向受强载荷例如在侧面碰撞时特别有效地得到保证。
根据本发明的另一种优选的结构，所述第二型材具有两个接板，其中一个接板在长度上被截切。详细地说，在这种尤其在DAVEX型材的情况下优先选择的方案中，包括两个接板，其中一个接板在长度上被截切，使得在第一型材中的空隙可以选择得明显更小，并由此第一型材的相对的端部以明显更小的间距相对布置。虽然这会使节点结构具有更高的重量并且在第二型材预加工时需要附加的加工步骤(截切)，但是由此可以显著提高节点结构的刚度。因此这种实施方式特别适用于对重量不太敏感的、但是与持久的高载荷有更多关联的应用场合，例如在商用车或者轨道车辆领域中。
最后按本发明的节点结构的高刚度、特别是其抗扭刚度还可以通过下述方式进一步提高，即，将其附加地用壳式元件包围。在此，壳式元件可以构成为深冲件或者折边构件(Kantbauteil)。
下面借助于示出实施例的附图来详细说明本发明。其中图1用于连接两个型材的节点结构的透视图，包括一个完全分开的第一型材；图2图1中节点结构的俯视图；图3图1中节点结构沿箭头III方向的正视图；图4图1中节点结构沿图3的IV-IV线的剖视图；图5具有双重公差补偿的图1中节点结构的俯视图；图6具有截切的第二型材的图1中节点结构的俯视图；图7图6中节点结构沿图6的VII-VII线的侧剖视图；图8图1中节点结构的透视图，在此作为变型方案，第一型材的一个端部具有一个突出部分；图9图1中节点结构的透视图，在此作为另一个变型方案，第一型材除一个接板之外是分开的。
具体实施例方式
图1中所示的节点结构包括一个构成为具有矩形横截面的空心型材的第一型材1以及一个本身由两个平行且相对置的翼缘板3、4和两个将翼缘板3、4连接起来的同样平行定向的接板5、6构成的第二型材2，其中翼缘板3、4以其侧面的端部突出接板5、6，并且以此突出部分构成成对平行的凸缘31、41、32、42。对于第二型材2优选是一种DAVEX型材，其中所述的横截面形式已经在制造条件中给定。第一型材1沿其外围完全分开，这样就存在两个相对的型材端部8、9，它们限定了一个空隙7。第二型材2插入到该空隙7中，使得型材端部8、9的各上侧面和下侧面81、91、82、92分别形锁合地贴靠在第二型材2的相对置的凸缘31、41、32、42的内侧面31a、41a、32a、42a上。在凸缘31、41、32、42的外边缘上，第二型材2通过总共四个构成为直线焊缝的焊缝3a、4a与第一型材1的型材端部8、9固定连接，由此通过作为型材1的隔壁作用的接板5、6构成了一种结构简单且高刚度的节点结构。
作为车辆支承架的一部分，其中第一型材1例如构成为一个后纵梁，而第二型材2构成为一个横梁，按本发明的节点结构的优点在于有非常良好的碰撞特性。例如如果由于尾部碰撞而使得很大的力在纵向方向上传入到构成纵梁的第一型材1中，节点结构即使在直线焊缝3a、4a裂开的情况下也不会失去其稳定性，因为由于插入的第二型材2的起隔壁作用的接板5、6而避免了型材端部8、9的纵向移动，并且由翼缘板3、4构成的凸缘避免了型材端部8、9的塌陷，即剧烈的横截面改变，及其在节点结构位置上过度的扭转。
在按本发明的节点结构中，如图5所示，可以实现两个型材1、2的二维的公差补偿。例如作为沿第一型材1纵向方向上的公差补偿，可以改变第二型材2垂直于插入方向的位置。这里选择的所述位置使得型材端部8、9相对第二型材2的接板5、6间隔不同的距离设置。另外可以通过空隙7的宽度的改变来有限地改变第一型材1的纵向延伸尺寸。如从图5还可以获知，作为沿第二型材2的纵向方向上的公差补偿，第二型材不是完全地、而只是部分地推入到空隙7内。
在图6中所示的按本发明的节点结构的实施例中，第二型材2的一个接板6在长度上被截切，使得第一型材1中的空隙可以选择得明显更小，由此使得型材端部8、9之间的间距明显更小。这虽然使得节点结构的重量更大，并且需要更高的制造费用，但是显著提高了节点结构的刚度。
根据图8中所示的节点结构的实施例，一个型材端部9在其远离第二型材2的那侧具有一个突出部分10，该型材端部通过该突出部分与另一个型材端部8连接。该连接又构成为直线焊缝10a。通过这种布置，当第二型材2沿其纵向受载例如在侧面碰撞时，该节点结构可以进一步得到保证。
最后在图9中示出了节点结构的另一个实施例。在此第一型材1在连接位置上不是完全地、而是除一个设置在远离第二型材2的那侧的接板11之外是分开的。因此第一型材1与前述实施例不同之处在于具有一种连续的(纤维)构造，由此提高了节点结构的疲劳强度。在第二型材2受到高的纵向载荷时，接板11起阻隔作用，它在例如由于碰撞而使得焊缝3a、4a裂开时有效避免了第二型材2穿过第一型材1的空隙7。
权利要求
1.一种特别是在车辆支承架中用于连接两个型材(1、2)的节点结构，其中第一型材(1)具有至少两个平坦的平行侧面，而第二型材(2)由两个平行且相对置的翼缘板(3、4)以及至少一个将所述翼缘板(3、4)连接起来的接板(5、6)构成，其中所述翼缘板(3、4)以其侧面端部突出所述接板(5、6)并且以此突出部分构成成对平行的凸缘(31、41、32、42)，其特征在于所述第一型材(1)在连接位置上具有一个空隙(7)，第二型材(2)在端面侧插入该空隙中，使得第一型材(1)的限定所述空隙的相对置的端部(8、9)的平行侧面形锁合地贴靠在第二型材(2)的相对置的凸缘(31、41、32、42)的内侧面(31a、41a、32a、42a)上并与之连接。
2.按权利要求1所述的节点结构，其特征在于所述第二型材(2)是一种DAVEX型材。
3.按权利要求1或者2所述的节点结构，其特征在于所述型材(1、2)通过焊接相互连接。
4.按权利要求3所述的节点结构，其特征在于所述焊接构成为直线焊缝(3a、4a)。
5.按权利要求1至4任一项所述的节点结构，其特征在于所述第一型材(1)构成为车辆纵梁，特别是后面的车辆纵梁，而第二型材(2)构成为车辆横梁。
6.按权利要求2和5所述的节点结构，其特征在于所述第二型材(2)构成为车辆座椅支架。
7.按权利要求1至6任一项所述的节点结构，其特征在于所述第一型材(1)在连接位置上是完全分开的。
8.按权利要求7所述的节点结构，其特征在于所述完全分开的第一型材(1)的一个端部(9)在远离第二型材(2)的那侧具有一个突出部分(10)，该端部通过该突出部分与第一型材(1)的另一个端部(8)连接。
9.按权利要求1至6任一项所述的节点结构，其特征在于所述第一型材(1)在连接位置上除一个设置在远离第二型材(2)的那侧的接板(11)之外是分开的。
10.按权利要求1至9任一项所述的节点结构，其特征在于所述第二型材(2)具有两个接板(3、4)，其中一个接板在长度上被截切。
11.按权利要求1至10任一项所述的节点结构，其特征在于所述节点结构附加地用壳式元件包围。
12.按权利要求11所述的节点结构，其特征在于所述壳式元件构成为深冲件或者折边构件。
全文摘要
本发明涉及一种特别是在车辆支承架中用于连接两个型材(1、2)的节点结构，其中第一型材(1)具有至少两个平坦的平行侧面，而第二型材(2)由两个平行且相对置的翼缘板(3、4)以及至少一个将所述翼缘板连接起来的接板(5、6)构成，其中所述翼缘板以其侧面端部突出所述接板(5、6)并且以此突出部分构成成对平行的凸缘(31、41、32、42)。该节点结构的特征在于所述第一型材(1)在连接位置上具有一个空隙(7)，第二型材(2)在端面侧插入该空隙中，使得第一型材(1)的限定所述空隙的相对置的端部(8、9)的平行侧面形锁合地贴靠在第二型材(2)的相对置的凸缘的内侧面(31a、41a、32a、42a)上并与之连接。
文档编号B62D23/00GK1849240SQ200480025706
公开日2006年10月18日 申请日期2004年8月4日 优先权日2003年8月13日
发明者阿克塞尔·格吕耐克勒, 洛塔尔·帕特贝格 申请人:蒂森克虏伯钢铁股份公司