用于接合车辆结构的系统和方法与流程

用于接合车辆结构的系统和方法
1.引言
2.本公开涉及用于接合车辆结构的系统和方法，并且更具体地涉及使用紧固件和粘合剂来接合车身系统和框架系统。


技术实现要素：

3.在一些实施方案中，本公开涉及一种包括车身结构、框架结构、多个紧固件和粘合剂的车辆。该车身结构包括具有或不具有车身面板的乘员舱。该框架系统包括底盘。该多个紧固件将该车身结构附连到该框架结构。为了说明，该多个紧固件包括至少二十个紧固件、至少五十个紧固件或超过七十个紧固件。该粘合剂被布置在将该车身结构附连到该框架结构的一个或多个位置处。在一些实施方案中，该一个或多个位置包括被布置成跟随该多个紧固件的子组的路径。
4.在一些实施方案中，该多个紧固件和该粘合剂形成比单独的该车身结构或该框架结构在机械上更刚硬的接头。为了说明，在一些实施方案中，该接头比顺应性联接件(诸如衬套)更刚硬。在一些实施方案中，该多个紧固件被布置成具有被构造为在该车身结构和该框架结构之间分配负载传递的间距。
5.在一些实施方案中，该多个紧固件的子组在该车辆的轮舱之间纵向延伸，并且其中该多个紧固件包括延伸到该车辆的支柱塔之外的紧固件。在一些实施方案中，该多个紧固件的子组在该车辆的前轮舱的前面纵向延伸，并且其中该多个紧固件的另一个子组在该车辆的后轮舱的后面纵向延伸。
6.在一些实施方案中，该车辆包括使用粘合剂和紧固件中的一者或多者附连到该车身结构和该框架结构以提供结构支撑的部件。在一些此类实施方案中，该部件包括紧固到该车辆的下侧以提供横向刚度的板。
7.在一些实施方案中，该框架结构包括布置在该车身结构下方的电池组、悬架系统和电联接到该电池组的动力传动系统。在一些实施方案中，该车身结构包括浅盘形地板、一个或多个门柱、一个或多个门、发动机罩、行李箱、一个或多个车身面板或它们的组合。
8.在一些实施方案中，本公开涉及一种组装车辆的方法。该方法包括：提供具有乘员舱的车身结构；提供包括底盘的框架结构；施加多个紧固件以将该车身结构附连到该框架结构；沿着将该车身结构附连到该框架结构的路径施加粘合剂；以及抵靠该框架结构布置该车身结构以形成机械接头。在一些实施方案中，该多个紧固件包括至少二十个紧固件、至少五十个紧固件或至少七十个紧固件。
9.在一些实施方案中，该方法包括使用该粘合剂和紧固件中的一者或多者将部件附连到该车身结构和该框架结构，以提供结构支撑。在一些此类实施方案中，该部件包括板，并且附连该板包括将该板紧固到该车辆的下侧以提供横向刚度。
附图说明
10.根据一个或多个各种实施方案，参考下图详细描述本公开。仅出于说明的目的而
提供附图，并且附图仅描绘典型的或示例性实施方案。提供这些附图以有利于理解本文所公开的概念，并且这些附图不应被认为是对这些概念的广度、范围或适用性的限制。应注意，出于清楚起见和便于说明，这些附图不一定按比例绘制。
11.图1示出了根据本公开的一些实施方案的用于组装车辆的例示性过程的流程图；
12.图2示出了根据本公开的一些实施方案的用于车辆的若干例示性粘合剂布局和紧固布局的图；
13.图3示出了根据本公开的一些实施方案的被布置用于附连的车身系统和框架系统的透视图；
14.图4示出了根据本公开的一些实施方案的包括车身系统的组件的两个透视图，其中标记了粘合剂布置和紧固件布置；
15.图5示出了根据本公开的一些实施方案的图4的组件的一部分在右(例如，乘客)侧的放大俯视透视图；并且
16.图6示出了根据本公开的一些实施方案的车辆的安装有结构部件的部分的仰视透视图。
具体实施方式
17.本公开涉及用于组装车辆的技术。例如，虽然一些车辆包括(例如，经由衬套或其他非刚性构件或阻尼构件)隔离并且对于彼此的性能要求没有贡献的框架和车身，但是本公开涉及接合式框架车身系统。在一些实施方案中，本公开涉及组合式车身结构系统，该组合式车身结构系统允许单独框架系统的灵活性，但也有助于实现具有一体式或单体壳架构的益处的集成连续组件。
18.图1示出了根据本公开的一些实施方案的用于组装车辆的例示性过程100的流程图。分图150至153示出了过程100的一些方面。为了说明，过程100可用于组装电动车辆，其中车身结构附连到包括电池和动力传动系统的框架系统。
19.步骤102包括组装车身结构。为了说明，分图150示出了根据本公开的一些实施方案的例示性车身结构(或“车身系统”)。车身结构可包括例如车顶、发动机罩、行李箱、一个或多个门(例如铰链式乘客门、滑动门、口袋门)、铰链、挡泥板、后侧围板、轮舱、浅盘形地板、乘员舱、货厢、后挡板、车窗、车窗密封件、装饰件、仪表盘组件、电子器件、灯、附件、任何其它合适的部件或它们的任何组合。在一些实施方案中，车身结构不需要包括车身面板(例如，如至少部分地在分图153中所示)，并且可不包括车身面板，包括一些车身面板或包括所有车身面板(例如，门、挡泥板、车顶、发动机罩、货厢地板或任何其他外部面板)。例如，可在车身结构被紧固到框架结构之前或之后将车身面板添加到车身结构。
20.步骤104包括处理车身结构。步骤104可包括例如紧固、焊接、砂磨、研磨、施加底漆、涂装、涂覆(例如，粉末涂覆)、施加粘合剂、施加电涂层(例如，用于耐腐蚀的电泳)、任何其他合适的处理或它们的任何组合。在一些实施方案中，处理用于接口连接到框架系统的区域以提供更合适的表面(例如，以用于紧固、粘附或两者)。
21.步骤106包括组装框架结构。为了说明，分图151示出了根据本公开的一些实施方案的例示性框架系统；框架系统可包括例如悬架部件、转向部件、制动部件、车轮、电池模块、电力电子器件(例如，马达驱动器)、动力传动系统部件(例如，电动马达、齿轮箱、半轴、
车轴、联接器)、控制系统、任何其他合适的部件或它们的任何组合。在一些实施方案中，框架系统包括滚动底盘，该滚动底盘具有处于适当位置的车轮、悬架、转向和制动系统。在一些实施方案中，框架系统包括用于电动车辆的电池系统和电动动力传动系统。
22.步骤108包括处理框架结构。步骤108可包括例如紧固、焊接、砂磨、研磨、施加底漆、涂装、涂覆(例如，粉末涂覆)、施加粘合剂、施加电涂层(例如，用于耐腐蚀的电泳)、对准、调整、任何其他合适的处理或它们的任何组合。在一些实施方案中，处理用于接口连接到车身系统的区域以提供更合适的表面(例如，以用于紧固、粘附或两者)。
23.步骤110包括将粘合剂施加到车身结构和框架结构的接口。为了说明，分图152示出了根据本公开的一些实施方案的例示性布置。在分图152中，粘合剂布置由线示出，而紧固件位置由点(例如，这些点可表示被构造为容纳紧固件、螺柱、螺纹、螺母、夹子、夹具或任何其他合适的部件的孔)指示。
24.步骤112包括布置车身结构和框架结构。为了说明，分图153示出了根据本公开的一些实施方案的被布置的例示性车身系统和框架系统。在一些实施方案中，步骤112包括将车身系统、框架系统或两者相对于彼此定位在横向平面中(例如，当车辆以正常驾驶构型平放时平行于地面)。例如，车身系统可相对于框架系统横向定位，该框架系统可固定(例如，固定到制造室地板、台、组装线)在适当位置。在另一示例中，车身系统和框架系统二者可横向定位。在一些实施方案中，步骤112包括将车身系统、框架系统或两者相对于彼此竖直地(例如，当车辆以正常驾驶构型平放时，垂直于地面)定位。例如，车身系统可降低到可被固定的框架系统上。在一些实施方案中，车身系统、框架系统或两者横向和竖直定位。例如，车身系统可首先横向定位在框架系统上方，然后竖直降低到框架系统上。在一些实施方案中，步骤112可由自动化系统执行，该自动化系统可包括例如控制系统、一个或多个致动器(例如，3轴致动器系统)、位置传感器(例如，编码器、光学传感器、基于图像的传感器)、任何其他合适的部件或它们的任何组合。在一些实施方案中，可使用例如起重机系统、轨道系统、任何其他合适的机构或它们的任何组合在手动控制下执行步骤112。
25.为了说明，分图153示出了布置在框架系统上方的车身系统。例如，在将车身系统降低到框架系统上之前，可在预期接口处将粘合剂图案施加到车身系统的下侧、框架系统的顶侧或两者。在另一示例中，可在车身系统、框架系统或两者的布置期间进行一个或多个电连接、机械连接、导管连接或它们的组合。
26.步骤114包括紧固车身结构和框架结构。在一些实施方案中，步骤114包括在车身系统和框架系统之间施加超过二十(20)个紧固件。在一些实施方案中，步骤114包括在车身系统和框架系统之间施加超过五十(50)个紧固件。在一些实施方案中，步骤114包括在车身系统和框架系统之间施加超过七十(70)个紧固件。在例示性示例中，步骤114可包括跨越车身系统和框架系统之间的接口安装七十六(76)个重型螺栓(例如，任选地具有不同的尺寸和强度)。
27.为了说明，分图152指示粘合剂图案和(例如，经由紧固件)指示硬安装位置。步骤114可包括在步骤112处布置车身系统和框架系统(例如，并且在步骤110处施加粘合剂)之后，将多个紧固件各自安装在硬安装位置处。在一些实施方案中，在步骤112的布置之后作为单独的动作执行步骤114。在一些实施方案中，可组合步骤112和114。例如，车身系统和框架系统之间的接口可包括夹具、夹子、紧固件或在布置期间锁定在适当位置的其他部件，使
得不需要单独的紧固动作。为了说明，在布置期间，接口处的部件可以是(例如，通过弹簧或弹性变形)弹簧加载的、塑性变形的、束紧的或以其他方式接合的。
28.在过程100的例示性示例中，当框架和车身组件在车身车间(例如，在单独的生产线上)完成时，然后通过电泳过程(例如，在步骤104和108处)获取组件。在一些实施方案中，在步骤104处，可将车身系统提供给涂装线以接受底漆、涂装、清漆、任何其他合适的涂层或它们的任何组合。在一些实施方案中，在涂装之后，制动部件、电子部件(例如，电线束或其他导线)、内部部件、hvac部件、液压管线和任何其他合适的部件安装在车身系统上。在一些实施方案中，在步骤108处，将框架系统提供给安装动力传动系部件、电池系统和悬架部件的修整线。一旦处理(例如，步骤102、104、106和108)，在步骤110至114处将车身系统和框架系统放在一起以永久性地接合。例如，步骤110至114可沿总组装线发生。在一些实施方案中，步骤114包括沿着车辆的长度和宽度在车身系统和框架系统之间的接口处安装多个紧固件并连同使用结构级粘合剂(例如，loctite hh a8000、任何其他合适的粘合剂或它们的任何组合)。在一些实施方案中，根据碰撞性能、噪声振动粗糙度(nvh)、耐久性、任何其他要求或考虑或它们的安全性组合，使用虚拟分析来确定粘合剂、紧固件或两者的放置。
29.在一些实施方案中，当步骤110的粘合剂固化时，接头永久性地设置在接口处，从而得到车身框架组件。为了说明，接口处的接头的硬安装(例如，永久性固定)性质允许车辆具有连续的集成负载路径以更好地跨越车辆分配能量和负载。此外，车身系统和框架系统协同工作以有助于车辆刚度和结构完整性。改善的刚度和结构完整性可允许改善的乘坐和操纵特性。此外，由(例如，步骤110至114的)粘合剂和紧固件形成的分布式负载路径有助于确保接口的任何部分/区域没有过载或应力过大，这继而可有助于实现高设计效率和改善的重量节省。
30.在一些实施方案中，方法100的例示性步骤允许使用相同或改变的安装图案(例如，紧固件图案、粘合剂图案或两者)来接合各种车身系统和框架系统。例如，车身系统可选自用于与(例如，可选自多个框架系统的)给定框架系统一起安装的一个或多个车身样式。在另一示例中，框架系统可选自用于与(例如，可选自多个车身系统的)给定车身系统一起安装的一个或多个框架样式。在一些实施方案中，车身系统和框架系统的不同组合可使用紧固件和粘合剂的相同或不同布置来接合。因此，在一些实施方案中，粘合剂和紧固件的特定图案可在多个车身框架组合之间使用。此外，在一些实施方案中，粘合剂的特定图案和紧固件的相应图案可在多个车身框架组合之间使用。此外，在一些实施方案中，粘合剂的相应图案和紧固件的特定图案可在多个车身框架组合之间使用。在一些实施方案中，本公开的技术允许不需要对不同型号的车辆的平台进行重新工程设计的车身框架组件。
31.图2示出了根据本公开的一些实施方案的用于车辆的若干例示性粘合剂和紧固布局的图。布局200和210示出了根据本公开的一些实施方案的粘合剂位置和硬安装位置的布置。针对上下文，在布局200(例如，卡车)和210(例如，客车)中示出了相应的车辆框架。框架包括如图所示的框架构件和减震塔(例如，框架的前部被布置到图2的右侧)。如布局200所示，粘合剂路径201(例如，由图2中的虚线指示)被布置成基本上跟随多个硬安装位置202(例如，紧固件布置，由图2中的圆圈指示)。如布局210所示，粘合剂路径211被布置成基本上跟随多个硬安装位置212(例如，紧固件布置)。在一些实施方案中，硬安装位置被构造成容纳多个紧固件。例如，多个紧固件和粘合剂形成比单独的车身结构或框架结构在机械上更
刚硬的接头。在一些实施方案中，硬安装位置(例如，以容纳多个紧固件)被布置成具有被构造为在车身结构和框架结构之间分配负载传递的间距。为了说明，多个紧固件可在车辆的轮舱之间延伸。为了进一步说明，多个紧固件可延伸到车辆的支柱塔。在一些实施方案中，至少部分地基于车辆功能和制造要求来确定粘合剂路径(例如，粘合剂路径211)和紧固件图案(例如，硬安装位置212)。在一些实施方案中，选择在室温下固化的粘合剂，使得由粘合剂形成的接头随时间推移而硬化，而无需进一步处理(例如，无需高温、化学活化剂或紫外线照射)。在一些实施方案中，多个紧固件可包括在整个车辆中布置的各种尺寸的紧固件，以适应设计环境并实现期望的接头强度。
32.图3示出了根据本公开的一些实施方案的被布置用于附连的车身系统310和框架系统320的透视图。布置330包括横向定位但仍然竖直间隔开的车身系统310和框架系统320(例如，车身系统310准备好降低到框架系统320上)。一些紧固件332和粘合剂331在图3中示出，但车辆沿着接口包括比图3所示更多的紧固件和粘合剂。
33.如图所示，车身系统310包括卡车车身，该卡车车身具有乘员舱(例如，驾驶室)、储存舱、货厢、发动机罩结构(例如，发动机罩未安装)、车顶、防火墙、门柱(例如，所示的a柱、b柱和c柱)、地板面板、安装硬件和其他部件。
34.如图所示，框架系统320包括电池组、电池控制系统(例如，其可包括电力电子器件、马达驱动器)、框架构件、动力传动系统部件(例如，其可包括电动马达、齿轮箱、车轴、半轴)、悬架系统(例如，其可包括支柱、减震塔、球形接头、控制臂、弹簧、阻尼器、防倾杆)、制动系统、转向系统(例如，其可包括转向节、连杆、马达、齿轮箱)、传感器、布线(例如，其可包括布线束和连接器)、车轮、备胎、任何其他部件。
35.在一些实施方案中，在用于组装和处理框架系统320的单独处理步骤期间组装和处理车身系统310。例如，车身系统310可沿第一组装线形成，并且框架系统320可沿第二组装线形成。
36.在例示性示例中，框架系统320和车身系统310各自包括多个孔，每个孔被构造成容纳螺纹紧固件(例如，螺栓)。对应的紧固件可插入穿过框架系统320的每个孔和车身系统310的对应孔，并且与具有配合螺纹的紧固件(例如，螺母)接合。在一些实施方案中，螺柱可被包括在框架系统、车身系统或两者上，并且可被焊接或以其他方式附连在适当位置。例如，多个螺柱可附连到框架系统320，并且车身系统310可包括对应于多个螺柱的多个孔。当车身系统310降低到框架系统320上时，紧固件穿过对应的孔并接合配合紧固件。
37.在另一例示性示例中，粘合剂可被布置在车身系统310和框架系统320之间的接口处，布置在任一系统或两个系统上。例如，在一些实施方案中，可将粘合剂施加到接口的平坦部分(例如，以更好的粘附)。另外，接口的该部分可被砂磨、研磨、抛光、清洁、化学处理或以其他方式准备用于施加粘合剂。在一些实施方案中，粘合剂沿着紧固件的路径施加，其中紧固件在粘合剂固化时提供夹持力(例如，并且之后继续提供夹持力)。接合多个紧固件将车身系统抵靠框架系统固定并为接头赋予刚度，提供抵抗变形的刚性，并且允许跨越接口传递力和应力(例如，剪切应力、正应力、拉伸应力、压缩应力、循环应力、冲击应力)。因为硬安装位置(例如，紧固件)被布置在离散点处，所以应力可趋于集中在这些点处，因此更可能导致局部变形或失效。通过沿着路径(例如，具有接口面积)而不是离散点(例如，具有较小接口面积)传递应力，粘合剂有助于更均匀地分配应力传递。因此，紧固件和粘合剂的组合
提供强大附连而不太可能表现出大的局部应力。在一些实施方案中，使用紧固件和粘合剂组装车身系统310和框架系统320允许所得的结构比单独地任一系统相对更强地抵抗给定负载。
38.当通过紧固件和粘合剂附连时，车身系统310和框架系统320之间的接口不是顺应性的(诸如车身衬套或其他阻尼和可变形联接件)。车身系统310和框架系统320之间的附连接口是刚性的并且相对没有阻尼。
39.图4示出了根据本公开的一些实施方案的包括框架系统420的一部分和车身系统410的组件的两个透视图，其中标记了粘合剂布置431和紧固件布置432。出于例示性目的，分图400和450示出了从不同有利位置观察的车身系统410的视图。图5示出了根据本公开的一些实施方案的图4的组件的一部分在右(例如，乘客)侧的放大俯视透视图。
40.车身系统410的下侧被构造成通过紧固件布置432和粘合剂布置431附连到框架系统420。应当理解，框架系统420可包括任何合适的部件，并且出于说明的目的在图4中被示出为简化的组件。例如，框架系统420可包括电池组、电池控制系统、框架构件、动力传动系统部件、悬架系统、制动系统、转向系统、传感器、布线、车轮、备胎、任何其他合适的部件或它们的任何组合。在另一示例中，框架系统420可类似于图3的框架系统320，其中一些部件为清楚起见未示出。
41.如图4所示，紧固件布置432包括沿着车身系统410和框架系统420之间的接口的侧面的紧固件，从而在每侧上形成两个纵向路径。此外，紧固件布置432包括布置在车身系统410的前部和后部处(例如，在前轮舱前面和后轮舱后面)的紧固件。粘合剂布置431大致沿车身系统410和框架系统420之间的接口跟随紧固件布置432。
42.图6示出了根据本公开的一些实施方案的车辆600的安装有结构部件630和650的部分(例如，车辆600的下侧)的仰视透视图。如图所示，车辆600包括车身系统610、框架系统620(例如，其包括电池系统640)、粘合剂布置631和紧固件布置632。
43.如图所示，结构部件630被定位在前轮舱后面，并且包括连接到车身系统610和框架系统620两者的板。结构部件630提供结构支撑，从而诸如例如提供横向刚度(例如，用于横向受载)。在一些实施方案中，结构部件630通过粘合剂布置、硬安装位置布置或两者附连到车身系统610和框架系统620。例如，在一些实施方案中，粘合剂布置631和紧固件布置632包括用于附连结构部件630的对应部分。在一些实施方案中，一个或多个结构部件可作为车辆的一部分安装，以帮助或以其他方式修改车身系统和框架系统之间的负载传递。为了说明，紧固件布置632的一些紧固件沿车身框架接口布置，并且一些紧固件延伸穿过结构部件630以联接到车身系统610、框架系统620或两者。如图所示，结构部件650定位在前轮舱的下后部。结构部件650包括基本上直角弯曲部，并且从框架系统620下方延伸到车身系统610的前轮舱的后面。结构部件650通过紧固件布置652和粘合剂布置651附连到车身系统610和框架系统620。在一些实施方案中，紧固件布置652和粘合剂布置651可分别被包括作为紧固件布置632和粘合剂布置631的一部分。
44.前述内容只是举例说明本公开的原理，并且在不脱离本公开的范围的情况下，本领域的技术人员可做出各种修改。上述实施方案是出于举例说明而非限制的目的而呈现的。本公开还可采用除本文明确描述的那些形式之外的许多形式。因此，应当强调的是，本公开不限于明确公开的方法、系统和设备，而是旨在包括其变型和修改，该变型和修改在所
附权利要求书的精神内。