车身结构以及用于装配该车身结构的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种车身结构以及用于装配车身结构的方法。
【背景技术】
[0002]皮卡车是具有前乘客区(通常被称作驾驶室)和开顶式的后货物区(通常被称作车箱(box))的机动车辆。车箱通常具有大体上平坦的底板(bed)，两侧壁和前方互相连接的前板(headboard)从该平坦底板向上延伸。皮卡车还可使用底部铰接式车门(通常被称作后挡板)，该车门铰接在底板的后边缘上并且可关闭为提供用于货物区的第四个(后)壁。驾驶室和车箱可以是同一单片式车身结构的单独的组件或部件。皮卡车非常大众化，这是因为车箱允许人们以许多不同的方式使用(包括运输多种类型的货物和拖挂各种类型的拖车(trailer))皮卡车。
[0003]传统地，皮卡车的大部分车身结构已经由钢合金形成。经过多年的经验，皮卡车设计者已经获知如何设计经受多种需求的皮卡车应用的钢质皮卡车车身部件。当前的监管和经济环境使皮卡车更节省燃料以及功能更多且更耐用的重要性增加。降低车辆的燃料消耗的一种方式是降低车辆结构重量。
[0004]铝合金通常比钢合金的强度与重量比率高。因此，用铝替代钢提供了降低重量的可能；然而，铝的弹性模量通常低于钢的弹性模量。另外，适合于钢部件的制造技术和连接部件的方法可能不适合同样的铝部件。由于这些和其它差异，简单的材料替换不一定产生令人满意的设计。
[0005]通常通过四位数字来标识招合金，第一位数字通常标识主要合金化元素。当基于主要合金元素描述某一系列的铝合金时，第一位数字后可跟着三个X (大写或小写)或三个0(零)。例如，6xxx或6000系列招合金中的主要合金元素是镁和娃，而5xxx或5000系列招合金以及7XXX或7000系列铝合金中的主要合金元素分别是镁和锌。在系列牌号中由字母“X”或数字“0”表示的附加数字限定准确的铝合金。例如，6061铝合金的成分为0.4 - 0.8%的硅、0 - 0.7% 的铁、0.15 - 0.4% 的铜、0 - 0.15% 的锰、0.8-1.2% 的镁、0.04 - 0.35% 的铬、0 - 0.25%的锌和0 - 0.15%的钛。不同合金提供强度、硬度、加工性能和其它特性的不同权衡。
[0006]还存在对于招合金可使用的五个基本的状态代号(temper designat1n)，这五个基本的状态代号为:F，自由加工状态；0，退火状态；H，应变硬化状态；T，热处理状态；W，新淬火状态。为了进行进一步描绘，一位或两位数字可跟在状态代号后面。例如，T6状态代号的铝合金已经被固溶热处理和人工时效处理过，但在固溶热处理之后未被冷加工或使得在材料特性方面不能识别出冷加工。
[0007]如上面所表明的，使用铝合金的一个益处是它们的强度与重量比；然而，这种合金趋比传统的钢合金贵。因此，就在车辆(例如，货车)中使用较高成本的合金而言，将期望的是在更个性化的基础上具有模块化结构以允许组件的替换。可从这种结构中受益的车辆的一部分是关于在车顶纵梁与下支撑件(例如，下边梁)之间延伸的柱。传统的柱可包围车顶纵梁和下边梁中的一个或这两者，并可以(例如)被焊接在一定位置。在柱受到损坏的情况下，传统的设计可能需要替换下边梁支撑件甚至整个车顶纵梁结构。因此，针对模块化的车身结构需要:便于柱的更换，而不需要更换连接到这种柱的全部的其它结构。
【发明内容】
[0008]本发明的至少一些实施例可包括一种用于装配车辆中的车身结构的方法。所述方法可包括将具有第一端和第二端的柱装配在车顶纵梁与下支撑件之间。柱被定位为使得第一端设置在车顶纵梁的顶部之下。利用第一螺纹紧固件通过摩擦钻削穿过柱与车顶纵梁以及柱与下支撑件的孔而将柱紧固到车顶纵梁和下支撑件。如下面更详细地解释的，摩擦钻削可通过使用流钻螺钉进行。
[0009]本发明的至少一些实施例可包括一种用于装配车辆中的车身结构的方法。所述方法可包括利用第一螺纹紧固件将外侧柱的端部分别连接到车顶纵梁和下支撑件。其他步骤可包括:利用第二螺纹紧固件将柱凸缘连接在车顶纵梁的内侧部上；利用第三紧固件将内侧柱的端部分别连接到柱凸缘和下支撑件的内侧部。因为第三紧固件的后侧可被可访问地制成，所以第三紧固件不一定是螺纹紧固件；因此，可使用诸如(例如)自冲孔铆钉(SPR)或盲铆钉的紧固件，为了便于修理，内侧柱与柱凸缘之间以及内侧柱与下支撑件之间的连接仍可断开。
[0010]本发明的至少一些实施例可包括一种用于车辆的模块化车身结构，所述模块化车身结构包括外侧柱，所述外侧柱具有设置在车顶纵梁与下支撑件之间的第一端和第二端，第一端和第二端分别直接附着到车顶纵梁和下支撑件，而不用在柱与车顶纵梁以及柱与下支撑件之间设置支撑结构。第一端和第二端中的每个分别利用第一螺纹紧固件连接到车顶纵梁和下支撑件。
【附图说明】
[0011]图1示出根据本发明的实施例的模块化车身结构，具体地，双排座驾驶室货车(crew cab truck)的外侧柱；
[0012]图2示出图1中示出的外侧柱的详细视图，具体地，图1中框2的放大图；
[0013]图3示出根据本发明的实施例的模块化车身结构，具体地，超级驾驶室货车(super cab truck)的最后面的柱；
[0014]图4示出图3中示出的柱的详细视图，具体地，图3中框4的放大图；
[0015]图5示出根据本发明的实施例的模块化车身结构，具体地，双排座驾驶室货车的内侧柱；
[0016]图6示出图5中示出的柱的详细视图，具体地，图5中框5的放大图。
【具体实施方式】
[0017]根据需要，在此公开了本发明的详细实施例；然而，将理解的是，公开的实施例仅是本发明的示例，本发明的示例可以以多种和可选形式实施。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或缩小以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种方式应用本发明的代表性基础。
[0018]图1示出根据本发明的实施例的具有模块化车身结构12的车辆10的一部分。具体地，车身结构12包括B柱14和C柱16，在图1中示出是实施例中，B柱14和C柱16是双排座驾驶室皮卡车(即，具有驾驶室车厢的货车，该驾驶室车厢通常足够大来容纳第二排座椅)的部件。虽然最后面的柱(柱16)与B柱(柱14)构造不同，可能在一些车辆(例如，具有标准驾驶室的货车)中B柱是最后面的柱，因此，B柱可被构造为与图1中示出的柱14相同或非常相似。
[0019]图1中示出的柱14、16是外侧柱，并且如下面更详细地解释的，柱14、16可与车辆10的内侧上的对应的B柱和C柱构造不同。柱14包括第一端18和第二端20 ;类似地，柱16包括第一端22和第二端24。如图1所示，第一端18、22中的每个连接到车辆10的车顶纵梁(roof rail) 26。柱14的第二端20和柱16的第二端24中的每个连接到车辆10的下支撑件或下边梁(rocker) 28。
[0020]图2示出图1的柱14的详细视图。如图2中所示，柱14的第一端18设置在车顶纵梁26的顶部30之下。具体地，第一端18没有被车顶纵梁26包裹，如下面所解释的，这为安装和替换提供优点。此外，因为柱14的第一端18通常设置在车顶纵梁26之下，所以它为指向车顶纵梁26的竖直力提供反作用力。车辆10可具有至少大体上由轻型的高强度合金(例如，铝合金，具体地，6000系列铝合金)制成的车身。使用这种材料的一个优点在于这种材料可为使用不可用于更传统的钢合金的制造工艺提供机会。例如，可使用摩擦钻削来提供用于将柱14紧固到车顶纵梁26和下边梁28的快速机制(fast mechanism)。
[0021]虽然摩擦钻削工艺可以以多个步骤的方式进行，但是还可使用以无缝工艺(seamless process)的方式执行摩擦钻削、攻螺纹和插入紧固件的“流钻螺钉(flow drillscrew) ”。例如，在根据本发明的至少一些实施例的方法中，柱14的第一端18和第二端20可装配在车顶纵梁26与下边梁28之间。在第一端18和第二端20分别与车顶纵梁26和下边梁28接触的情况下，可使用流钻螺钉摩擦钻削穿过车顶纵梁26和下边梁28的孔，并在摩擦钻削工艺将原本比较薄的材料的车顶纵梁和下边梁的薄材料叠加之后，流钻螺钉的自攻丝螺纹在其相应的孔中切削出螺纹并将柱14紧固到车顶纵梁26和下边梁28。图2中示出的流钻螺钉32将柱14的第一端18和第二端20分别连接到车顶纵梁26和下边梁28。为了方便，流钻螺钉32可被称作“第一螺纹紧固件”;然而，仅仅由于它们全部用相同的数字标号，并不能指示它们全部具有相同的尺寸或类型。
[0022]如图2所示，柱14(是外侧柱)直接连接到车顶纵梁26或下边梁28，而不使用任何的介于中间的支撑结构一一即，在柱14与车顶纵梁26之间或在柱14与下边梁28之间的没有设置支撑结构。这是使用螺纹紧固件(具体地，螺纹紧固件与摩擦钻削结合)来安装车辆中的模块化车身结构(例如，柱14:柱14自身可快速地且有效地直接螺纹连接到车辆10的车身组件(例如，车顶纵梁26和下边梁28)中)的一个优点。例如，在组件是钢制品的应用中，使用螺纹紧固件可能是不可行的。这是因为车顶纵梁26和下边梁28具有闭合截面，这样，不可能在截面壁的后侧上设置焊接螺母或其它配合的组件一一通过适合摩擦钻削工艺的铝结构来消除这种需求。紧固件32通过凸片33将柱14的第二端20连接到下边梁28，凸片33从柱14的底部35向外延伸。
[0023]图3示出根据本发明的实施例的具有模块化车身结构36的车辆34的一部分。具体地，车身结构36包括设置在车顶纵梁40与下支撑件(或下边梁)42之间的最后面的柱38。例如，在具有“超级驾驶室”的皮卡车中可发现图3中示出的构造，“超级驾驶室”可能比标准的驾驶室大，但是可能不会足够大到安装具有另一组前开型车门的B柱。柱38具有第一端44和第二端46，第一端44和第二端46分别设置在车顶纵梁40与下边梁42之间。在图4中更详细地示出第一端44。具体地，柱38的第一端44通过凸片47连接到车顶纵梁40，凸片47从柱38的顶部48向外延伸。
[0024]与上面示出和描述的柱14的连接类似，柱38通过流钻螺钉32形式的第一螺纹紧固件连接到车顶纵梁40。虽然没有详细地示出，应理解的是，柱38的第二端46(如图3所示)利用流钻螺钉32形式的第一螺纹紧固件连接到下边梁42。与图1和图2中示出的实施例一样，流钻螺钉32